KR102195596B1 - 관상의 perc 양면 태양전지 및 그 제조방법과 전용장치 - Google Patents

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나이린 허
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강 천
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Abstract

본 발명은 관상의 PERC 양면 태양전지 및 그 제조방법과 전용장치에 관한 것으로, 상기 태양전지는 아래로부터 위로 순차적으로 적층 연결되는 백 실버 메인 게이트(1), 알루미늄 격자 라인(2), 배면 복합막(3), P형 실리콘(5), N형 에미터(6), 정면 패시베이션막(7)과 프론트 실버 전극(8)을 포함하고; 배면 복합막은 산화알루미늄막, 이산화규소막, 산질화규소막과 질화규소막 중의 하나 또는 여러가지를 포함하고, 관상의 PECVD 장치를 사용하여 실리콘 웨이퍼 배면에 증착되어 형성되며, 관상의 PECVD 장치에는 실란, 암모니아, 트리메틸알루미늄, 아산화질소인 4개의 가스 배관이 설치되고, 관상의 PECVD 장치에 실리콘 웨이퍼를 로딩하거나 언로딩하는 기구는 흑연 보트로서, 흑연 보트의 스냅 포인트 홈의 깊이는 0.5~1mm이다. 상기 태양전지는 양면으로 태양광을 흡수할 수 있고, 광전 변환 효율이 높으며, 외관 수율과 EL 수율이 높아, 스크래칭과 와인딩 문제를 해결할 수 있다.

Description

관상의 PERC 양면 태양전지 및 그 제조방법과 전용장치
본 발명은 태양에너지 전지 분야에 관한 것으로, 특히 관상의 PERC 양면 태양전지, 및 관상의 PERC 양면 태양전지의 제조방법과 전용장치에 관한 것이다.
결정질 실리콘 태양전지는 태양복사 에너지를 효율적으로 흡수하고, 광기전 효과를 이용하여 광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 소자로서, 태양광이 반도체 P-N 접합에 조사되는 경우, 새로운 정공~전자쌍을 형성하는데, P-N 접합 전계의 작용하에서, 정공은 N 영역에서 P 영역으로 흐르고, 전자는 P 영역에서 N 영역으로 흘러 회로를 턴 온시켜 전류를 형성한다.
기존의 결정질 실리콘 태양전지는 기본적으로 정면 패시베이션 기술만을 사용하고 있는데, 실리콘 웨이퍼 정면에 PECVD의 방식으로 질화규소를 한층 증착시켜, 소수 캐리어가 앞 표면에서의 복합속도를 낮추고, 결정질 실리콘 전지의 개방회로전압와 단락전류를 대폭 상승시킴으로써, 결정질 실리콘 태양전지의 광전 변환효율을 상승시킬 수 있다.
결정질 실리콘 전지의 광전 변환 효율에 대한 요구가 높아짐에 따라, 사람들은 태양전지에 대한 백 패시베이션 기술을 연구하기 시작하였다. 현재 대세인 방법은 판상의 PECVD을 사용하여 배면에 대하여 도막하는 것인 바, 판상의 PECVD는 상이한 챔버로 구성되되, 매 하나의 챔버에 한층의 막이 도막되는데, 일단 장치가 고정되면, 복합막의 층수 역시 고정되기에, 판상의 PECVD의 결점은 복합막의 조합을 원활하게 조절할 수 없어, 배면막의 패시베이션 효과를 더욱 좋게 최적화할 수 없음으로써, 전지의 광전 변환 효율을 제한하였다. 아울러, 판상의 PECVD에 사용되는 것은 간접적인 플라즈마법으로서, 막층의 패시베이션 효과에 그닥 이상적이지 못하다. 판상의 PECVD는 가동시간(uptime)이 짧고, 유지보수 시간이 긴 결점도 있어, 생산능력과 수율에 영향을 준다.
본 발명은 관상의 PECVD 기술을 사용하여 실리콘 웨이퍼 배면에 복합막을 증착하여, 양면 PERC 고효율 태양에너지 전지를 제조한다. 관상의 PECVD 기술에 사용되는 것이 직접적인 플라즈마법이기에, 복합막의 조합과 성분을 원활하게 조절할 수 있고, 막층의 패시베이션 효과가 좋아, PERC 태양에너지 전지의 광전 변환 효율을 대폭적으로 향상시킬 수 있다. 관상의 PECVD 기술의 우수한 패시베이션 성능과 공법의 원활성은 산화알루미늄막층의 두께를 상대적으로 줄일 수도 있고, TMA의 소모량을 줄이는 동시에, 관상의 PERC 기술은 유지보수하기 쉽고, uptime이 길다. 상기 다양한 요소를 종합해보면, 판상의 PECVD 기술에 비해, 관상의 PECVD 기술은 고효율 PERC 전지를 제조하는데 현저한 종합 원가 우세가 있다.
그럼에도 불구하고, 관상의 PECVD 기술은 와인딩과 스크래칭인 한쌍의 서로 제약하는 어려운 문제가 존재하기에, 외관 수율과 EL 수율이 줄곧 낮아 이 기술의 대규모적인 생산에 영향을 주게 된다.
관상의 PECVD 도막 장치는 실리콘 웨이퍼를 흑연 보트에 삽입한 뒤, 흑연 보트를 석영관에 이송하여 도막 증착을 진행한다. 흑연 보트는 3개의 스냅 포인트에 의하여 실리콘 웨이퍼를 흑연 보트벽에 고정시켜, 실리콘 웨이퍼의 일면과 흑연 보트벽이 접촉되고, 실리콘 웨이퍼의 또 다른 일면에 막층을 증착한다. 도막의 균일성을 확보하기 위하여, 실리콘 웨이퍼는 흑연 보트벽과 밀착되어야 하기에, 스냅 포인트 홈의 너비는 작게 설치되되, 약 0.25mm이다. 관상의 PECVD 도막은 두가지 결점이 있는 바: 1, 웨이퍼 삽입과정에서, 실리콘 웨이퍼는 흑연 보트벽과 마찰되어, 실리콘 웨이퍼가 흑연 보트벽과 가까운 일면에 스크래치가 생긴다. 2, 증착과정에서, 실리콘 웨이퍼와 흑연 보트벽 사이에 불가피한 틈새가 존재하기에, 특히 스냅 포인트쪽의 틈새가 커서, 공정가스가 실리콘 웨이퍼의 타면으로 확산되어, 타면에 막이 증착되되, 즉 와인딩되는 바, 스냅 포인트쪽의 와인딩이 더욱 심해진다.
관상의 PECVD으로 통상적인 태양에너지 전지의 정면 도막을 진행함에 있어서, 스크래칭과 와인딩은 완성품 전지에 대해 나쁜 영향을 주지 않는데 그 원인은 하기와 같다: 1, 실리콘 웨이퍼 배면에는 PN접합과 도막이 없어, 스크래치는 전지의 전기적 성능과 EL 수율에 영향을 주지 않는다. 2, 통상적인 전지의 배면에는 도막이 없어, 배면 변두리에 와인딩되는 막층은 얇아서 뚜렷하지 않으므로 외관 수율에 영향을 주지 않는다.
그러나, 관상의 PECVD으로 PERC전지의 배면막을 제조함에 있어서, 스크래칭과 와인딩은 완성품 전지의 합격율에 크게 영향을 주는데, 그 문제는 하기와 같다: 1, 배면막은 증착과정에서, 정면의 변두리에 와인딩되는데, PERC 전지가 양면 도막이기에, 정면 변두리의 도막 두께가 두꺼워서 전지 정면 변두리에 보트 치인과 색차가 생기게 되어, 외관 수율에 영향을 준다. 2, 흑연 보트에 웨이퍼를 삽입하는 과정에서, 실리콘 웨이퍼의 정면은 흑연 보트벽과 접촉되어, 정면 PN 접촉이 스크래칭되어, EL 측정에서 스크래치가 생겨, 전지의 전기적 성능에 영향을 준다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 관상의 PERC 양면 태양전지를 제공하는 것으로, 양면으로 태양광을 흡수할 수 있고, 광전 변환 효율이 높으며, 외관 수율과 EL 수율이 높아, 스크래칭과 와인딩 문제를 해결할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상기 관상의 PERC 양면 태양전지의 제조방법을 더 제공하는 것으로, 공법이 간단하고, 대규모적인 생산이 가능하며, 현재의 생산라인과 호환성이 좋고, 제조된 전지의 외관 수율과 EL 수율이 높아, 스크래칭과 와인딩 문제를 해결할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 상기 관상의 PERC 양면 태양전지의 전용장치를 더 제공하는 것으로, 장치 구조가 간단하고, 원가가 절감되며, 생산량이 크고, 수율이 높으며, 제조된 전지 외관 수율과 EL 수율이 높아, 스크래칭과 와인딩 문제를 해결할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 관상의 PERC 양면 태양전지를 제공하는 것으로, 백 실버 메인 게이트, 알루미늄 격자 라인, 배면 복합막, P형 실리콘, N형 에미터, 정면 패시베이션막과 프론트 실버 전극을 포함하고; 상기 배면 복합막, P형 실리콘, N형 에미터, 정면 패시베이션막과 프론트 실버 전극은 아래로부터 위로 순차적으로 적층 연결되며;
상기 배면 복합막은 산화알루미늄막, 이산화규소막, 산질화규소막과 질화규소막 중의 하나 또는 여러가지를 포함하고, 관상의 PECVD 장치를 사용하여 실리콘 웨이퍼 배면에 증착되어 형성되며, 상기 관상의 PECVD 장치에는 실란, 암모니아, 트리메틸알루미늄, 아산화질소인 4 개의 가스 배관이 설치되되, 상기 4 개의 가스 배관은 단독적이거나 조합적으로 작용하여, 상기 산화알루미늄막, 이산화규소막, 산질화규소막, 질화규소막을 형성하기 위한 것으로, 기체 유량비를 조절하여, 상이한 성분 비례와 굴절률의 질화규소막 또는 산질화규소막을 얻을 수 있고; 상기 관상의 PECVD 장치에 실리콘 웨이퍼를 로딩하거나 언로딩하는 기구는 흑연 보트로서, 흑연 보트의 스냅 포인트 홈의 깊이는 0.5~1mm이고;
상기 배면 복합막은 다시 레이저 그루빙을 거친 후 30~500 개의 평행 설치되는 레이저 그루빙 영역이 형성되되, 매 하나의 레이저 그루빙 영역 내에는 적어도 하나의 군의 레이저 그루빙 유닛이 설치되고, 상기 알루미늄 격자 라인은 레이저 그루빙 영역에 의하여 P형 실리콘과 연결되며; 상기 알루미늄 격자 라인은 백 실버 메인 게이트와 수직으로 연결된다.
상기 기술적 해결수단에 대한 개선에 있어서, 상기 흑연 보트의 스냅 포인트 홈의 깊이는 0.6~0.8mm이고, 스냅 포인트 베이스의 지름은 6~15mm이며, 스냅 포인트 캡의 경사면 각도는 35~45 도이고, 스냅 포인트 캡의 두께는 1~1.3mm이다.
상기 기술적 해결수단에 대한 개선에 있어서, 전지 배면에는 3~5 개의 스냅 포인트 자국이 형성된다.
상기 기술적 해결수단에 대한 개선에 있어서, 상기 배면 복합막의 기저층은 산화알루미늄막이고, 외층은 이산화규소막, 산질화규소막과 질화규소막의 하나 또는 여러가지로 구성된다.
상기 기술적 해결수단에 대한 개선에 있어서, 상기 배면 복합막의 기저층은 이산화규소막이고, 제 2 층은 산화알루미늄막이며, 외층은 이산화규소막, 산질화규소막과 질화규소막의 하나 또는 여러가지로 구성된다.
상기 기술적 해결수단에 대한 개선에 있어서, 상기 산화알루미늄막의 두께는 5~15nm이고, 상기 질화규소막의 두께는 50~150nm이며, 상기 산질화규소막의 두께는 5~20nm이고, 상기 이산화규소막의 두께는 1~10nm이다.
상응하게는, 본 발명은 관상의 PERC 양면 태양전지의 제조방법을 더 제공하는 것으로,
(1) 실리콘 웨이퍼 정면과 배면에 텍스처를 형성하되, 상기 실리콘 웨이퍼는 P형 실리콘이고;
(2) 실리콘 웨이퍼를 확산시켜, N형 에미터를 형성하며;
(3) 확산과정에서 형성된 PSG와 주변 PN접합을 제거하고, 실리콘 웨이퍼 배면을 연마하되, 백 식각 깊이가 3~6 미크론이고;
(4) 실리콘 웨이퍼를 어닐링하되, 어닐링 온도는 600~820 도이고, 질소기체 유량은 1~15L/min이며, 산소기체 유량은 0.1~6 L/min이고;
(5) 관상의 PECVD 장치를 사용하여 실리콘 웨이퍼 배면에 배면 복합막을 증착하는 단계는,
TMA와 N2O을 사용하여 산화알루미늄막을 증착하되, TMA의 기체유량은 250~500sccm이고, TMA와 N2O의 비례는 1/15~25이며, 플라즈마 출력은 2000~5000w이고;
실란, 암모니아와 아산화질소를 사용하여 산질화규소막을 증착하되, 실란의 기체유량은 50~200sccm이고, 실란과 아산화질소의 비례는 1/10~80이며, 암모니아의 유량은 0.1~5slm이고, 플라즈마 출력은 4000~6000w이며;
실란과 암모니아를 사용하여 질화규소막을 증착하되, 실란의 기체유량은 500~1000sccm이고, 실란과 암모니아의 비례는 1/6~15이며, 질화규소의 증착온도는 390~410℃이고, 시간은 100~400s이며, 플라즈마 출력은 10000~13000w이고;
아산화질소를 사용하여 이산화규소막을 증착하되, 아산화질소의 유량은 0.1~5slm이고, 플라즈마 출력은 2000~5000w이며;
상기 관상의 PECVD 장치에는 실란, 암모니아, 트리메틸알루미늄, 아산화질소인 4 개의 가스 배관이 구비되고, 상기 관상의 PECVD 장치에 실리콘 웨이퍼를 로딩하거나 언로딩하는 기구는 흑연 보트로서, 흑연 보트의 스냅 포인트 홈의 깊이는 0.5~1mm인 단계를 포함하고;
(6) 실리콘 웨이퍼 정면에 패시베이션막을 증착하고;
(7) 실리콘 웨이퍼 배면 복합막에 레이저 그루빙을 진행하고;
여기서, 레이저 파장은 532nm이고, 레이저 출력은 14w 이상이며, 레이저 스크라이빙 속도는 12m/s 이상이고, 주파수는 500KHZ 이상이며;
(8) 실리콘 웨이퍼 배면에 백 실버 메인 게이트 페이스트를 인쇄하고, 건조하며;
(9) 레이저 그루빙 영역에 알루미늄 페이스트를 인쇄하여, 백 실버 메인 게이트 페이스트와 수직으로 연결시키고;
(10) 실리콘 웨이퍼 정면에 프론트 실버 전극 페이스트를 인쇄하며;
(11) 실리콘 웨이퍼를 고온 소결하여, 백 실버 메인 게이트, 알루미늄 격자 라인과 프론트 실버 전극을 형성하고;
(12) 실리콘 웨이퍼를 항 LID 어닐링하여, 관상의 PERC 양면 태양전지 완성품을 제조하는 단계를 포함한다.
상기 기술적 해결수단에 대한 개선에 있어서, 관상의 PECVD 장치를 사용하여 실리콘 웨이퍼 배면에 배면 복합막을 증착하는 단계는,
TMA와 N2O을 사용하여 산화알루미늄막을 증착하되, TMA의 기체 유량은 250~500sccm이고, TMA와 N2O의 비례는 1/15~25이며, 산화알루미늄막의 증착온도는 250~300℃이고, 시간은 50~300s이며, 플라즈마 출력은 2000~5000w이고;
실란, 암모니아와 아산화질소를 사용하여 산질화규소막을 증착하되, 실란의 기체유량은 50~200sccm이고, 실란과 아산화질소의 비례는 1/10~80이며, 암모니아의 유량은 0.1~5slm이고, 산질화규소막의 증착온도는 350~410℃이며, 시간은 50~200s이고, 플라즈마 출력은 4000~6000w이며;
실란과 암모니아를 사용하여 질화규소막을 증착하되, 실란의 기체유량은 500~1000sccm이고, 실란과 암모니아의 비례는 1/6~15이며, 질화규소의 증착온도는 390~410℃이고, 시간은 100~400s이며, 플라즈마 출력은 10000~13000w이고;
아산화질소를 사용하여 이산화규소막을 증착하되, 아산화질소의 유량은 0.1~5slm이고, 플라즈마 출력은 2000~5000w인 단계를 포함한다.
상응하게는, 본 발명은 관상의 PERC 양면 태양전지의 전용장치를 더 제공하는 것으로, 관상의 PECVD 장치인 상기 전용장치에 있어서, 관상의 PECVD 장치는 웨이퍼 장착 영역, 노체, 가스 캐비닛, 진공 시스템, 제어 시스템 및 흑연 보트를 포함하고, 상기 가스 캐비닛에는 실란을 통과시키기 위한 제 1 가스 배관, 암모니아를 통과시키기 위한 제 2 가스 배관, 트리메틸알루미늄을 통과시키기 위한 제 3 가스 배관 및 아산화질소를 통과시키기 위한 제 4 가스 배관이 구비되며;
상기 흑연 보트는 실리콘 웨이퍼를 로딩하거나 언로딩하기 위한 것으로, 상기 흑연 보트는 스냅 포인트를 포함하고, 상기 스냅 포인트는 스냅 포인트 축, 스냅 포인트 캡과 스냅 포인트 베이스를 포함하며, 상기 스냅 포인트 축은 스냅 포인트 베이스에 장착되고, 상기 스냅 포인트 캡은 스냅 포인트 축과 연결되며, 상기 스냅 포인트 축은 스냅 포인트 캡, 스냅 포인트 베이스 사이에 스냅 포인트 홈을 형성하되, 스냅 포인트 홈의 깊이는 0.5~1mm이다.
상기 기술적 해결수단에 대한 개선에 있어서, 상기 스냅 포인트 홈의 깊이는 0.6~0.8mm이고, 스냅 포인트 베이스의 지름은 6~15mm이며, 스냅 포인트 캡의 경사면 각도는 35~45 도이고, 스냅 포인트 캡의 두께는 1~1.3mm이다.
본 발명을 실시하면, 하기와 같은 유리한 효과를 갖는다.
우선, 본 발명의 관상의 PERC 양면 태양전지는 전지 배면에 여러갈래의 평행설치되는 알루미늄 격자 라인을 구비하여, 기존의 단면 태양에너지 전지 중의 올 알루미늄 후면 전계를 대체하여 배면 흡광의 기능을 구현할 뿐만 아니라, 백 실버 전극 중의 보조 전극 구조로서 전자를 전도하기도 한다. 본 발명의 관상의 PERC 양면 태양전지를 제조하면, 실버 페이스트와 알루미늄 페이스트의 사용량을 절약할 수 있고, 생산원가를 낮추며, 양면으로 광에너지를 흡수하여, 태양에너지 전지의 응용범위를 현저하게 확대하고 광전 변환 효율을 향상시킨다.
그 다음, 상기 알루미늄 격자 라인이 구비된 PERC 양면 태양에너지 전지를 결합하기 위하여, 본 발명은 관상의 PECVD 장치를 사용하여 실리콘 웨이퍼 배면에 배면 복합막을 증착하되, 상기 배면 복합막은 산화알루미늄막, 이산화규소막, 산질화규소막과 질화규소막 중의 하나 또는 여러가지를 포함하고, 관상의 PECVD 장치를 사용하여 실리콘 웨이퍼 배면에 증착되어 형성되고, 관상의 PERC 장치는 직접적인 플라즈마법을 사용하는 바, 플라즈마는 직접적으로 실리콘 웨이퍼 표면에 충격을 주어, 막층의 패시베이션 효과가 뚜렷해진다. 상기 관상의 PECVD 장치에 실란, 암모니아, 트리메틸알루미늄, 아산화질소인 4 개의 가스 배관이 설치되되, 상기 4 개의 가스 배관은 단독적이거나 조합적으로 작용하여, 상기 산화알루미늄막, 이산화규소막, 산질화규소막, 질화규소막을 형성하기 위한 것이다. 실란, 암모니아, 트리메틸알루미늄, 아산화질소인 4 개의 가스 배관은 상이한 가스 조합, 상이한 기체 유량비 및 상이한 증착시간으로 상이한 막층을 형성할 수 있고, 질화규소막 또는 산질화규소막에 대하여, 기체 유량비를 조절하여, 상이한 성분 비례와 굴절률의 질화규소막 또는 산질화규소막을 얻을 수 있다. 복합막의 조합순서, 두께와 막의 성분은 원활하게 조절가능하기에, 본 발명의 생산과정은 원활하게 제어가능하고, 원가를 절감하며, 생산량이 크다. 또한, 배면 복합막을 최적화하여, 배면의 알루미늄 격자 라인과 맞춤되도록 하여 최적의 패시베이션 효과를 발생하고, PERC 전지의 광전 변환 효율을 대폭적으로 향상시킨다.
이어서, 본 발명은 스냅 포인트 축 지름과 스냅 포인트 베이스 지름의 크기를 조절하여, 스냅 포인트 홈 내측의 깊이를 줄임으로써, 스냅 포인트 쪽의 실리콘 웨이퍼와 스냅 포인트 베이스 사이의 틈새 크기를 줄이고, 기류가 실리콘 웨이퍼 배면에 와인딩되는 것을 줄여, 전지의 정면 변두리 보트 치인의 비례를 대폭적으로 낮춘다. 또한, 스냅 포인트 캡 경사면의 각도와 스냅 포인트 캡의 두께를 적절하게 증가하고, 웨이퍼 자동삽입기에 의하여, 웨이퍼를 삽입할 때 실리콘 웨이퍼가 흑연 보트 벽과 이격되는 거리를 약간 증가하여, 스크래칭의 비례를 줄이고, 스냅 포인트 캡의 경사면 각도를 증가하여, 실리콘 웨이퍼가 떨어질 때 흑연 보트 벽과의 충격력을 줄여, 웨이퍼 파손율을 낮출 수도 있다.
나아가, 질화규소가 배면 복합막의 외층에 있기에, 증착시간이 증가됨에 따라, 실리콘 웨이퍼 표면의 막층이 두꺼워지고, 실리콘 웨이퍼가 만곡되어, 실란과 암모니아가 전지 정면 변두리에 보다 쉽게 와인딩된다. 본 발명은 질화규소의 증착온도를 390~410℃로 설정하고, 시간을 100~400s로 설정함으로써, 질화규소가 증착되는 시간과 온도를 줄여, 실리콘 웨이퍼의 만곡도를 낮추고, 와인딩의 비례를 줄일 수 있다. 질화규소 증착의 온도 대역이 390~410℃로서 너무 좁아, 와인딩을 최대한 줄일 수 있다. 그러나, 증착온도가 390℃ 미만일 경우, 와인딩의 비례는 오히려 상승된다.
아울러, 대규모적인 생산 수요를 충족시키기 위하여, 질화규소 증착시간이 단축됨에 따라 가져다 주는 부정적인 영향을 극복하는 바, 본 발명은 레이저 출력을 14w 이상으로 설정하고, 레이저 스크라이빙 속도를 12m/s 이상으로 설정하며, 주파수를 500KHZ 이상으로 설정해야만, 배면 복합막 단위 면적에서 큰 단위 레이저 에너지를 흡수하여 레이저로 복합막층을 개방하도록 확보하여 후속적으로 인쇄되는 알루미늄 페이스트가 레이저 그루빙 영역에 의하여 베이스 실리콘과 접촉되도록 확보한다.
종합해보면, 본 발명의 관상의 PERC 양면 태양전지는 양면으로 태양광을 흡수할 수 있고, 광전 변환 효율이 높으며, 외관 수율과 EL 수율이 높아, 스크래칭과 와인딩 문제를 해결할 수 있다. 아울러, 본 발명은 상기 전지를 제조하는 방법과 전용장치를 더 제공하는 것으로, 이 방법은 공법이 간단하고, 대규모적인 생산이 가능하며, 현재의 생산라인과 호환성이 좋다. 이 전용장치는 구조가 간단하고, 원가가 절감되며, 생산량이 크고, 수율이 높다.
도 1은 본 발명의 관상의 PERC 양면 태양전지의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 관상의 PERC 양면 태양전지의 배면 구조의 모식도이다.
도 3은 도 1에 도시된 배면 복합막 제 1 실시예의 모식도이다.
도 4는 도 1에 도시된 배면 복합막 제 2 실시예의 모식도이다.
도 5는 도 1에 도시된 배면 복합막 제 3 실시예의 모식도이다.
도 6은 도 1에 도시된 배면 복합막 제 4 실시예의 모식도이다.
도 7은 도 1에 도시된 배면 복합막 제 5 실시예의 모식도이다.
도 8은 도 1에 도시된 배면 복합막 제 6 실시예의 모식도이다.
도 9는 본 발명의 관상의 PERC 양면 태양전지의 전용장치의 모식도이다.
도 10은 도 9에 도시된 흑연 보트의 모식도이다.
도 11은 도 10에 도시된 흑연 보트의 스냅 포인트의 모식도이다.
본 발명의 목적, 기술적 해결수단과 장점을 보다 명확하게 하기 위하여, 이하에서는 도면을 결합하여 본 발명을 더욱 상세히 기술한다.
종래의 단면 태양전지는, 전지의 배면에 실리콘 웨이퍼의 전체 배면을 커버하는 올 알루미늄 후면 전계를 구비하고 있는데, 올 알루미늄 후면 전계의 작용은 개방회로전압 Voc와 단락전류 Jsc를 향상시키고, 소수 캐리어를 표면으로부터 멀어지게 하여, 소수 캐리어 복합율을 낮춤으로써, 전체적으로 전지효율을 향상시킨다. 그러나, 올 알루미늄 후면 전계가 광투과되지 못하므로, 올 알루미늄 후면 전계의 태양전지 배면은 광 에너지를 흡수하지 못하고, 정면 만이 광 에너지를 흡수할 수 있어, 전지의 종합 광전 변환효율을 대폭 향상시키는데 어려움이 있다.
상기 기술적 과제에 대하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 관상의 PERC 양면 태양전지를 제공하는 것으로, 백 실버 메인 게이트(1), 알루미늄 격자 라인(2), 배면 복합막(3), P형 실리콘(5), N형 에미터(6), 정면 패시베이션막(7)과 프론트 실버 전극(8)을 포함하고; 상기 배면 복합막(3), P형 실리콘(5), N형 에미터(6), 정면 패시베이션막(7)과 프론트 실버 전극(8)은 아래로부터 위로 순차적으로 적층 연결되며;
상기 배면 복합막(3)은 레이저 그루빙을 거친 후 30~500 개의 평행 설치되는 레이저 그루빙 영역이 형성되되, 매 하나의 레이저 그루빙 영역 내에는 적어도 하나의 군의 레이저 그루빙 유닛(9)이 설치되고, 상기 알루미늄 격자 라인(2)은 레이저 그루빙 영역에 의하여 P형 실리콘(5)과 연결되며; 상기 알루미늄 격자 라인(2)은 백 실버 메인 게이트(1)와 수직으로 연결된다.
본 발명은 종래의 단면 PERC 태양전지를 개량한 것으로서, 올 알루미늄 후면 전계를 더이상 구비하지 않고, 이를 여러개의 알루미늄 격자 라인(2)으로 변화시켜, 레이저 그루빙 기술을 사용하여 배면 패시베이션막(3)에 레이저 그루빙 영역을 개구설치하되, 알루미늄 격자 라인(2)을 평행 설치되는 이러한 레이저 그루빙 영역에 인쇄함으로써, P형 실리콘(5)과 국부적으로 접촉할 수 있으며, 밀접하게 평행 배치된 알루미늄 격자 라인(2)은 개방회로전압 Voc와 단락전류 Jsc를 향상시키고, 소수 캐리어 복합율을 낮추며, 전지 광전 변환효율을 향상시키는 역할을 할 수 있을 뿐만 아니라, 종래 단면 전지 구조인 올 알루미늄 후면 전계를 대체할 수 있고, 또한 알루미늄 격자 라인(2)은 실리콘 웨이퍼의 배면을 전면적으로 커버하지 않는 바, 태양광이 알루미늄 격자 라인(2) 사이로부터 실리콘 웨이퍼 내로 투사가능함으로써, 실리콘 웨이퍼 배면이 광 에너지를 흡수할 수 있고, 전지의 광전 변환효율을 대폭적으로 향상시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 알루미늄 격자 라인(2)의 수는 레이저 그루빙 영역의 개수와 대응되는 바, 모두 30~500 갈래이고, 더욱 바람직하게는, 상기 알루미늄 격자 라인(2)의 수는 80~220 갈래이다.
도 2에 도시된 것은 실리콘 웨이퍼 배면인 바, 알루미늄 격자 라인(2)은 백 실버 메인 게이트(1)와 수직으로 연결되되, 여기서 백 실버 메인 게이트(1)는 연속 직선 게이트로서, 배면 복합막(3)에 레이저 그루빙 영역이 구비되어, 알루미늄 페이스트를 인쇄하여 알루미늄 격자 라인(2)을 형성할 때, 알루미늄 페이스트를 레이저 그루빙 영역에 충진하여, 알루미늄 격자 라인(2)와 P형 실리콘(5)이 국부적으로 접촉되도록 하여, 전자를 알루미늄 격자 라인(2)에 전송할 수 있어, 알루미늄 격자 라인(2)과 교차되는 백 실버 메인 게이트(1)는 알루미늄 격자 라인(2) 상의 전자를 집중함으로써, 본 발명에 따른 알루미늄 격자 라인(2)은 개방회로전압 Voc과 단락전류 Jsc를 향상시키고, 소수의 소수 캐리어 복합율 저하 및 전자를 전송하는 작용을 일으켜, 기존의 단면 태양에너지 전지 중의 올 알루미늄 후면 전계 및 백 실버 전극 중의 보조 전극 구조를 대체할 수 있어, 실버 페이스트와 알루미늄 페이스트의 사용량을 줄이고, 생산 원가를 절감할 뿐만 아니라, 광에너지를 양면으로 흡수하여 태양에너지 전지의 응용범위를 현저하게 확대하고 광전 변환 효율을 향상시킨다.
본 발명에 따른 백 실버 메인 게이트(1)는 도 2에 도시된 연속 직선 게이트를 설치하는 것 이외에, 간격을 두고 구간별로 설치될 수도 있다. 또한 간격을 두고 구간별로 설치되고 각각의 이웃하는 구간 사이는 연통선에 의하여 연결된다. 상기 백 실버 메인 게이트(1)의 너비는 0.5~5mm이고; 상기 백 실버 메인 게이트(1)의 수는 2~8 갈래이다.
설명할 필요가 있는 것은, 매 하나의 레이저 그루빙 영역 내에 2 군 또는 2 군 이상의 레이저 그루빙 유닛(9)이 설치될 때, 각 군의 레이저 그루빙 유닛(9)은 평행설치되고, 이웃하는 2 군의 레이저 그루빙 유닛(9) 사이의 간격은 5~480μm이다.
매 하나의 군의 레이저 그루빙 유닛(9)은 적어도 하나의 레이저 그루빙 유닛(9)을 포함하되, 레이저 그루빙 유닛(9)의 패턴은 원형, 타원형, 삼각형, 사변형, 오변형, 육변형, 십자형 또는 별모양이다.
본 발명에 따른 레이저 그루빙 영역의 너비는 10~500μm이고; 레이저 그루빙 영역 하측에 위치하는 알루미늄 격자 라인(2)의 너비는 레이저 그루빙 영역의 너비보다 크고, 알루미늄 격자 라인(2)의 너비는 30~550μm이다. 상기 알루미늄 격자 라인(2) 너비는 예하면 500μm인 비교적 큰 값을 선택하고, 레이저 그루빙 영역 너비는 예하면 40μm인 비교적 작은 값을 선택하여, 다수의 군의 레이저 그루빙 영역을 동일한 알루미늄 격자 라인(2)에 나란히 설치하여, 알루미늄 격자 라인(2)과 P형 실리콘(5)의 충분한 접촉면적을 확보한다.
설명할 필요가 있는 것은, 상기 레이저 그루빙 영역 내에 설치되는 레이저 그루빙 유닛은, 알루미늄 격자 라인과 평행될 수도 있고, 수직될 수도 있다.
상기 알루미늄 격자 라인이 구비되는 PERC 양면 태양에너지 전지를 결합하기 위하여, 본 발명은 관상의 PECVD 장치를 사용하여 실리콘 웨이퍼 배면에 배면 복합막을 증착하고, 관상의 PERC 장치는 직접 플라즈마법을 사용하는 바, 플라즈마는 직접적으로 실리콘 웨이퍼 표면에 충격을 주어, 막층의 패시베이션 효과가 뚜렷해진다. 도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 배면 복합막(3)은 산화알루미늄막, 이산화규소막, 산질화규소막과 질화규소막 중의 하나 또는 여러가지를 포함하고, 관상의 PECVD 장치를 사용하여 실리콘 웨이퍼 배면에 증착되어 형성된다. 상기 관상의 PECVD 장치에 실란, 암모니아, 트리메틸알루미늄, 아산화질소인 4 개의 가스 배관이 설치되되, 상기 4 개의 가스 배관은 단독적이거나 조합적으로 작용하여, 상기 산화알루미늄막, 이산화규소막, 산질화규소막, 질화규소막을 형성하기 위한 것이고, 기체 유량비를 조절하여, 상이한 성분 비례와 굴절률의 산질화규소막 또는 질화규소막을 얻을 수 있고, 상기 산화알루미늄막, 이산화규소막, 산질화규소막, 질화규소막의 성형순서, 두께는 조절가능하고, 상기 산질화규소막, 질화규소막의 성분과 굴절률은 조절가능하다.
실란, 암모니아, 트리메틸알루미늄, 아산화질소인 4 개의 가스 배관은 상이한 가스 조합, 상이한 기체 유량비 및 상이한 증착시간으로 상이한 막층을 형성할 수 있고, 질화규소막 또는 산질화규소막에 대하여, 기체 유량비를 조절하여, 상이한 성분 비례와 굴절률의 질화규소막 또는 산질화규소막을 얻을 수 있다. 복합막의 조합순서, 두께와 막의 성분은 원활하게 조절가능하기에, 본 발명의 생산과정은 원활하게 제어가능하고, 원가를 절감하며, 생산량이 크다. 또한, 배면 복합막을 최적화하여, 배면의 알루미늄 격자 라인과 맞춤되도록 하여 최적의 패시베이션 효과를 발생하고, PERC 전지의 광전 변환 효율을 대폭적으로 향상시킨다.
상기 관상의 PECVD 장치에 실리콘 웨이퍼를 로딩하거나 언로딩하는 기구는 흑연 보트로서, 흑연 보트의 스냅 포인트 홈의 깊이는 0.5~1mm이다. 바람직하게는, 상기 흑연 보트의 스냅 포인트 홈의 깊이는 0.6~0.8mm이고, 스냅 포인트 베이스의 지름은 6~15mm이며, 스냅 포인트 캡의 경사면 각도는 35~45 도이고, 스냅 포인트 캡의 두께는 1~1.3mm이다. 더욱 바람직하게는, 상기 흑연 보트의 스냅 포인트 홈의 깊이는 0.7~0.8mm이고, 스냅 포인트 베이스의 지름은 8~12mm이며, 스냅 포인트 캡의 경사면 각도는 35~40 도이고, 스냅 포인트 캡의 두께는 1~1.2mm이다.
관상의 PECVD에 배막 증착함에 있어서, 스크래칭과 와인딩은 모순된다. 웨이퍼 자동삽입기를 조절하여, 실리콘 웨이퍼가 흑연 보트 벽과 접촉되지 않으면서 실리콘 웨이퍼와 흑연 보트가 일정한 거리를 유지하는 상태에서 스냅 포인트 홈에 삽입되어, 실리콘 웨이퍼가 흑연 보트 벽과 마찰되는 것을 방지한다. 실리콘 웨이퍼와 흑연 보트 웨이퍼의 거리가 너무 크면, 스크래칭 비례가 작지만, 실리콘 웨이퍼는 보트 벽과 쉽게 밀착되지 못하여, 와인딩 비례가 증가된다. 거리가 너무 크면, 실리콘 웨이퍼는 스냅 포인트 홈에 삽입되지 못할 수 있어, 웨이퍼가 떨어질 가능성이 있고; 실리콘 웨이퍼와 흑연 보트 웨이퍼의 거리가 너무 작으면, 실리콘 웨이퍼는 흑연 보트 웨이퍼와 더욱 밀착되어, 와인딩의 비례가 작아지고, 스크래칭의 비례가 증가된다.
전지 정면 변두리의 보트 치인(舟齒印)은 PECVD 배면 도막의 스냅 포인트와 대응되는 것으로, 기류가 스냅 포인트로부터 전지 정면에 와인딩되어 형성되는 것이다. 스냅 포인트 베이스의 두께가 흑연 보트 웨이퍼의 두께보다 약간 작기에, 스냅 포인트 쪽의 실리콘 웨이퍼와 스냅 포인트 베이스 사이에 틈새가 존재하게 되어, 배막을 도막할 때, 기류는 스냅 포인트 축의 하단 양측으로부터 틈새로 들어가, 실리콘 웨이퍼의 정면 변두리에 막층을 증착하는 바, 즉 반원형의 보트 치인이 생긴다.
본 발명은 스냅 포인트 축 지름과 스냅 포인트 베이스 지름의 크기를 조절하여, 스냅 포인트 홈 내측의 깊이를 줄임으로써, 스냅 포인트 쪽의 실리콘 웨이퍼와 스냅 포인트 베이스 사이의 틈새 크기를 줄이고, 기류가 실리콘 웨이퍼 배면에 와인딩되는 것을 줄여, 전지의 정면 변두리 보트 치인의 비례를 대폭적으로 낮춘다.
웨이퍼 자동삽입기를 조절하여, 실리콘 웨이퍼가 흑연 보트 중의 일정한 위치에 삽입되어, 척(Chuck)을 방출하여 진공상태를 이루면, 실리콘 웨이퍼가 스냅 포인트 캡의 경사면에 떨어지게 되어, 중력에 의하여, 실리콘 웨이퍼가 경사면으로부터 흑연 보트 벽에 떨어져 이와 밀착된다. 이러한 무접촉적인 웨이퍼 삽입방식은 실리콘 웨이퍼의 스크래칭 비례를 낮추기 위한 것이다.
본 발명은 스냅 포인트 캡 경사면의 각도와 스냅 포인트 캡의 두께를 적절하게 증가하고, 웨이퍼 자동삽입기에 의하여, 웨이퍼를 삽입할 때 실리콘 웨이퍼가 흑연 보트 벽과 이격되는 거리를 약간 증가하여, 스크래칭의 비례를 줄이고, 스냅 포인트 캡의 경사면 각도를 증가하여, 실리콘 웨이퍼가 떨어질 때 흑연 보트 벽과의 충격력을 줄여, 웨이퍼 파손율을 낮출 수도 있다.
상기 관상의 PECVD 장치에 실리콘 웨이퍼를 로딩하거나 언로딩하는 기구는 흑연 보트로서, 전지 배면에 스냅 포인트 자국이 형성된다. 전지 배면에는 3~5 개의 스냅 자국 포인트가 형성된다.
상기 배면 복합막(3)은 다양한 실시형태가 있는 바, 도 3, 4와 5를 참조해보면, 상기 배면 복합막의 기저층은 산화알루미늄막이고, 외층은 이산화규소막, 산질화규소막과 질화규소막 중의 하나 또는 여러가지로 구성된다.
도 3에 도시된 배면 복합막의 제 1 실시예에서, 상기 배면 복합막(3)의 기저층(31)은 산화알루미늄막이고, 외층(32)은 산질화규소막, 질화규소막으로 구성된다.
도 4에 도시된 배면 복합막의 제 2 실시예에서, 상기 배면 복합막의 기저층(31)은 산화알루미늄막이고, 외층(32)은 질화규소막으로 구성된다.
도 5에 도시된 배면 복합막의 제 3 실시예에서, 상기 배면 복합막의 기저층(31)은 산화알루미늄막이고, 외층(32)은 이산화규소막, 산질화규소막(A), 산질화규소막(B)과 질화규소막으로 구성된다.
도 6, 7과 8을 참조해보면, 상기 배면 복합막의 기저층(31)은 이산화규소막이고, 제 2 층(32)은 산화알루미늄막이며, 외층(33)은 이산화규소막, 산질화규소막과 질화규소막 중의 하나 또는 여러가지로 구성된다.
도 6에 도시된 배면 복합막의 제 4 실시예에서, 상기 배면 복합막의 기저층(31)은 이산화규소막이고, 제 2 층(32)은 산화알루미늄막이며, 외층(33)은 질화규소막으로 구성된다.
도 7에 도시된 배면 복합막의 제 5 실시예에서, 상기 배면 복합막의 기저층(31)은 이산화규소막이고, 제 2 층(32)은 산화알루미늄막이며, 외층(33)은 이산화규소막, 산질화규소막(A), 산질화규소막(B), 질화규소막으로 구성된다.
도 8에 도시된 배면 복합막의 제 6 실시예에서, 상기 배면 복합막의 기저층(31)은 이산화규소막이고, 제 2 층(32)은 산화알루미늄막이며, 외층(33)은 이산화규소막, 산질화규소막과 질화규소막(A), 질화규소막(B)으로 구성된다.
구체적으로, 상기 산화알루미늄막의 두께는 5~15nm이고, 상기 질화규소막의 두께는 50~150nm이며, 상기 산질화규소막의 두께는 5~20nm이고, 상기 이산화규소막의 두께는 1~10nm이다. 상기 산화알루미늄막, 질화규소막, 산질화규소막과 이산화규소막의 실제두께는 수요에 따라 조절해야 하되, 그 실시형태는 본 발명에서 예로 든 실시예에 한정되지 않는다.
따라서, 본 발명의 관상의 PERC 양면 태양전지는 양면으로 태양광을 흡수할 수 있고, 광전 변환 효율이 높으며, 외관 수율과 EL 수율이 높아, 스크래칭과 와인딩 문제를 해결할 수 있다.
설명할 필요가 있는 것은, EL(electroluminescence, 전기장 발광)은, 외관과 전기적 성능을 측정하기 위한 것으로, 결정질 실리콘 태양전지 및 모듈의 잠재적인 흠결을 측정할 수 있다. EL은 전지에 파편, 균열, 게이트 절단, 스크래칭, 소결에 의한 흠결, 블랙칩, 셀 혼합, 셀 저항 불균일한 등 문제가 있는 지의 여부를 효과적으로 검출할 수 있다.
상응하게는, 본 발명은 관상의 PERC 양면 태양전지의 제조방법을 더 제공하는 것으로, 하기와 같은 단계를 포함한다.
(1) 실리콘 웨이퍼 정면과 배면에 텍스처를 형성하되, 상기 실리콘 웨이퍼는 P형 실리콘이다.
습식 또는 건식 식각기술을 선택하여, 텍스처링 장치에 의하여 실리콘 웨이퍼 표면에 텍스처를 형성한다.
(2) 실리콘 웨이퍼를 확산시켜, N형 에미터를 형성한다.
본 발명에 따른 제조방법에 사용되는 확산 공법은 실리콘 웨이퍼를 열확산노에 놓고 확산시켜, P형 실리콘의 상측에 N형 에미터를 형성하는 것으로, 확산시 온도를 800℃~900℃ 범위내로 제어해야 하고, 목표 시트 저항은 70~100옴/□이다.
관상의 PERC 전지에 있어서, 배면의 P형 실리콘은 알루미늄 페이스트와 완전히 접촉되는 것이 아니라, 단지 레이저의 영역과 알루미늄 페이스트가 접촉되어, 직렬저항이 커진다. 관상의 PERC 전지의 성능을 향상시키기 위하여, 본 발명은 낮은 확산 시트저항(70~100옴/□)을 선택하여, 직렬저항을 낮출 수 있고, 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
확산과정에서 실리콘 웨이퍼의 정면과 배면에 PSG(포스포-실리케이트 글래스)층을 형성하되, PSG층은 확산과정에서 POCl3가 O2와 반응하여 P2O5을 생성하여 실리콘 웨이퍼 표면에 집적시켜 형성된 것이다. P2O5은 Si와 반응하여 SiO2와 인원자를 더 생성하게 되는데, 이렇게 되면 실리콘 웨이퍼 표면에 한층의 인원자를 함유하는 SiO2을 형성하게 되는 바, 이를 PSG라고 부른다. 상기 PSG층은 확산시 실리콘 웨이퍼 중의 불순물을 수집할 수 있어 태양에너지 전지의 불순물 함량을 더욱 줄일 수 있다.
(3) 확산과정에서 형성된 PSG와 주변 PN접합을 제거하고, 실리콘 웨이퍼 배면을 연마하되, 백 식각 깊이가 3~6 미크론이다.
본 발명은 확산된 실리콘 웨이퍼를 체적비가 1/5~8인 HF(질량분율 40%~50%)와 HNO3(질량분율 60%~70%) 혼합액조에 놓고 5~30s 동안 침지시켜 PSG와 주변 PN접합을 제거한다. PSG층의 존재는 PECVD의 색차 및 SixNy의 이탈을 쉽게 일으키고, 상기 PSG층에 대량의 인 및 실리콘 웨이퍼로부터 이동하는 불순물이 함유되어 PSG 층을 제거해야 한다.
통상적인 전지의 식각 깊이는 2 미크론 정도이고, 본 발명은 백 식각 깊이를 3~6 미크론으로 설정하여, 관상의 PERC 전지의 식각 깊이를 높여, 백 반사율을 향상시킬 수 있고, 전지의 단락전류와 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
(4) 실리콘 웨이퍼를 어닐링하되, 어닐링 온도는 600~820 도이고, 질소기체 유량은 1~15L/min이며, 산소기체 유량은 0.1~6 L/min이고; 상기 어닐링 단계는 실리콘 웨이퍼 정면의 도핑 농도 분포를 개선하여 도핑으로 인한 표면흠결을 줄일 수 있다.
(5) 관상의 PECVD 장치를 사용하여 실리콘 웨이퍼 배면에 배면 복합막을 증착하는 단계는,
TMA와 N2O을 사용하여 산화알루미늄막을 증착하되, TMA의 기체유량은 250~500sccm이고, TMA와 N2O의 비례는 1/15~25이며, 플라즈마 출력은 2000~5000w이고;
실란, 암모니아와 아산화질소를 사용하여 산질화규소막을 증착하되, 실란의 기체유량은 50~200sccm이고, 실란과 아산화질소의 비례는 1/10~80이며, 암모니아의 유량은 0.1~5slm이고, 플라즈마 출력은 4000~6000w이며;
실란과 암모니아를 사용하여 질화규소막을 증착하되, 실란의 기체유량은 500~1000sccm이고, 실란과 암모니아의 비례는 1/6~15이며, 질화규소의 증착온도는 390~410℃이고, 시간은 100~400s이며, 플라즈마 출력은 10000~13000w이고;
아산화질소를 사용하여 이산화규소막을 증착하되, 아산화질소의 유량은 0.1~5slm이고, 플라즈마 출력은 2000~5000w이며;
상기 관상의 PECVD 장치에는 실란, 암모니아, 트리메틸알루미늄, 아산화질소인 4 개의 가스 배관이 구비되고, 상기 관상의 PECVD 장치에 실리콘 웨이퍼를 로딩하거나 언로딩하는 기구는 흑연 보트로서, 흑연 보트의 스냅 포인트 홈의 깊이는 0.5~1mm인 단계를 포함한다.
본 단계의 바람직한 실시형태로서, 관상의 PECVD 장치를 사용하여 실리콘 웨이퍼 배면에 배면 복합막을 증착하는 단계는,
TMA와 N2O을 사용하여 산화알루미늄막을 증착하되, TMA의 기체 유량은 250~500sccm이고, TMA와 N2O의 비례는 1/15~25이며, 산화알루미늄막의 증착온도는 250~300℃이고, 시간은 50~300s이며, 플라즈마 출력은 2000~5000w이며;
실란, 암모니아와 아산화질소를 사용하여 산질화규소막을 증착하되, 실란의 기체유량은 50~200sccm이고, 실란과 아산화질소의 비례는 1/10~80이며, 암모니아의 유량은 0.1~5slm이고, 산질화규소막의 증착온도는 350~410℃이며, 시간은 50~200s이고, 플라즈마 출력은 4000~6000w이며;
실란과 암모니아를 사용하여 질화규소막을 증착하되, 실란의 기체유량은 500~1000sccm이고, 실란과 암모니아의 비례는 1/6~15이며, 질화규소막의 증착온도는 390~410℃이고, 시간은 100~400s이며, 플라즈마 출력은 10000~13000w이고;
아산화질소를 사용하여 이산화규소막을 증착하되, 아산화질소의 유량은 0.1~5slm이고, 플라즈마 출력은 2000~5000w인 단계를 포함한다.
본 단계의 더욱 바람직한 실시형태로서, 관상의 PECVD 장치를 사용하여 실리콘 웨이퍼 배면에 배면 복합막을 증착하는 단계는,
TMA와 N2O을 사용하여 산화알루미늄막을 증착하되, TMA의 기체 유량은 350~450sccm이고, TMA와 N2O의 비례는 1/18~22이며, 산화알루미늄막의 증착온도는 270~290℃이고, 시간은 100~200s이며, 플라즈마 출력은 3000~4000w이고;
실란, 암모니아와 아산화질소를 사용하여 산질화규소막을 증착하되, 실란의 기체유량은 80~150sccm이고, 실란과 아산화질소의 비례는 1/20~40이며, 암모니아의 유량은 1~4slm이고, 산질화규소막의 증착온도는 380~410℃이며, 시간은 100~200s이고, 플라즈마 출력은 4500~5500w이며;
실란과 암모니아를 사용하여 질화규소막을 증착하되, 실란의 기체유량은 600~800sccm이고, 실란과 암모니아의 비례는 1/6~10이며, 질화규소막의 증착온도는 395~405℃이고, 시간은 350~450s이며, 플라즈마 출력은 11000~12000w이고;
아산화질소를 사용하여 이산화규소막을 증착하되, 아산화질소의 유량은 1~4slm이고, 플라즈마 출력은 3000~4000w인 단계를 포함한다.
본 단계의 가장 바람직한 실시형태로서, 관상의 PECVD 장치를 사용하여 실리콘 웨이퍼 배면에 배면 복합막을 증착하는 단계는,
TMA와 N2O을 사용하여 산화알루미늄막을 증착하되, TMA의 기체 유량은 400sccm이고, TMA와 N2O의 비례는 1/18이며, 산화알루미늄막의 증착온도는 280℃이고, 시간은 140s이며, 플라즈마 출력은 3500w이고;
실란, 암모니아와 아산화질소를 사용하여 산질화규소막을 증착하되, 실란의 기체유량은 130sccm이고, 실란과 아산화질소의 비례는 1/32이며, 암모니아의 유량은 0.5slm이고, 산질화규소막의 증착온도는 420℃이며, 시간은 120s이고, 플라즈마 출력은 5000w이며;
실란과 암모니아를 사용하여 질화규소막을 증착하되, 실란의 기체유량은 780sccm이고, 실란과 암모니아의 비례는 1:8.7이며, 질화규소막의 증착온도는 400℃이고, 시간은 350s이며, 플라즈마 출력은 11500w이고;
아산화질소를 사용하여 이산화규소막을 증착하되, 아산화질소의 유량은 2slm이고, 플라즈마 출력은 3500w인 단계를 포함한다.
출원인은 와인딩이 주로 질화규소의 증착단계에서 발생한다는 것을 발견하였다. 질화규소가 배면 복합막의 외층에 있기에, 증착시간이 증가됨에 따라, 실리콘 웨이퍼 표면의 막층이 두꺼워지고, 실리콘 웨이퍼가 만곡되어, 실란과 암모니아가 전지 정면 변두리에 보다 쉽게 와인딩된다. 질화규소가 증착되는 시간과 온도를 줄여, 실리콘 웨이퍼의 만곡도를 낮추고, 와인딩의 비례를 줄일 수 있다. 추가적인 시험에 의하면, 질화규소 증착의 온도 대역(temperature window)이 390~410 도로서 너무 좁다는 것이 확인되어, 온도를 더욱 낮추면, 와인딩 비례가 오히려 상승된다.
산화알루미늄막을 증착할 때, 플라즈마 출력을 2000~5000w으로 설정하고; 산질화규소막을 증착할 때, 플라즈마 출력을 4000~6000w으로 설정하며; 질화규소막을 증착할 때, 플라즈마 출력을 10000~13000w으로 설정하고; 이산화규소막을 증착할 때, 플라즈마 출력을 2000~5000w으로 설정한다. 상이한 막층이 모두 바람직한 증착속도를 갖도록 확보하여, 증착의 균일성을 개선한다.
나아가, 상기 관상의 PECVD 장치에는 실란, 암모니아, 트리메틸알루미늄, 아산화질소인 4 개의 가스 배관이 구비되고, 상기 관상의 PECVD 장치에 실리콘 웨이퍼를 로딩하거나 언로딩하는 기구는 흑연 보트로서, 흑연 보트의 스냅 포인트 홈의 깊이는 0.5~1mm이다. 흑연 보트의 기술적 세부사항은 상기와 같은 바, 이에 대하여 더이상 기술하지 않는다.
(6) 실리콘 웨이퍼 정면에 패시베이션막을 증착하되, 상기 패시베이션막은 질화규소막인 것이 바람직하다.
(7) 실리콘 웨이퍼 배면 복합막에 레이저 그루빙을 진행한다.
레이저 그루빙 기술을 사용하여 실리콘 웨이퍼 배면 복합막에 그루빙하되, 그루빙 깊이는 P형 실리콘 하면까지이다. 여기서, 레이저 파장은 532nm이고, 레이저 출력은 14w 이상이며, 레이저 스크라이빙 속도는 12m/s 이상이고, 주파수는 500KHZ 이상이며;
바람직하게는, 레이저 파장은 532nm이고, 레이저 출력은 14~20w이며, 레이저 스크라이빙 속도는 12~20m/s이고, 주파수는 500KHZ 이상이다.
질화규소 증착시간이 줄어듬에 따라, 질화규소막 두께는 얇아지게 되어, 배면 복합막층의 수소 패시베이션 효과에 영향을 주어 전지의 광전 변환 효율이 낮아지기에, 질화규소 증착시간은 너무 짧아서는 아니된다. 이밖에, 질화규소막이 얇을 수록, 레이저에 대한 흡수율이 떨어지는 동시에, 대규모적인 생산 수요를 충족시키기 위하여, 레이저 스크라이빙 속도는 반드시 12m/s가 되도록 확보되어야 하고, 레이저 출력은 14w 이상이 되도록 확보되어야 하므로, 레이저의 출력과 주파수는 반드시 일정한 조건을 달성해야만, 배면 복합막 단위 면적에서 큰 단위 레이저 에너지를 흡수하여 레이저로 복합막층을 개방하도록 확보하여 후속적으로 인쇄되는 알루미늄 페이스트가 레이저 그루빙 영역에 의하여 베이스 실리콘과 접촉되도록 확보한다.
(8) 실리콘 웨이퍼 배면에 백 실버 메인 게이트 페이스트를 인쇄하고, 건조한다.
백 실버 메인 게이트의 패턴에 따라 백 실버 메인 게이트 페이스트를 인쇄한다. 상기 백 실버 메인 게이트의 패턴은 연속 직선 게이트를 설치하거나; 또는 상기 백 실버 메인 게이트는 간격을 두고 구간별로 설치되거나; 또는 상기 백 실버 메인 게이트는 간격을 두고 구간별로 설치되어, 각각의 이웃하는 구간 사이는 연통선에 의하여 연결된다.
(9) 레이저 그루빙 영역에 알루미늄 페이스트를 인쇄하여, 백 실버 메인 게이트 페이스트와 수직으로 연결시킨다.
(10) 실리콘 웨이퍼 정면에 프론트 실버 전극 페이스트를 인쇄한다.
(11) 실리콘 웨이퍼를 고온 소결하여, 백 실버 메인 게이트, 알루미늄 격자 라인과 프론트 실버 전극을 형성한다.
(12) 실리콘 웨이퍼를 항 LID 어닐링하여, 관상의 PERC 양면 태양전지 완성품을 제조한다.
상기 제조방법은 공법이 간단하고, 생산과정이 원활하게 제어가능하며,복합막의 조합순서, 두께와 막의 성분을 원활하게 조절가능하고, 원가가 절감되고, 생산량이 크며, 현재의 생산라인과 호환성이 좋다. 상기 제조방법에 의해 제조된 관상의 PERC 양면 태양전지는 양면으로 태양광을 흡수할 수 있고, 광전 변환 효율이 높으며, 외관 수율과 EL 수율이 높아, 스크래칭과 와인딩 문제를 해결할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명은 관상의 PERC 양면 태양전지의 전용장치를 더 제공하는 것으로, 관상의 PECVD 장치인 상기 전용장치에 있어서, 관상의 PECVD 장치는 웨이퍼 장착 영역(1), 노체(2), 가스 캐비닛(3), 진공 시스템(4), 제어 시스템(5) 및 흑연 보트(6)를 포함하고, 상기 가스 캐비닛(3)에는 실란을 통과시키기 위한 제 1 가스 배관, 암모니아를 통과시키기 위한 제 2 가스 배관, 트리메틸알루미늄을 통과시키기 위한 제 3 가스 배관 및 아산화질소를 통과시키기 위한 제 4 가스 배관이 구비되며, 제 1 가스 배관, 제 2 가스 배관, 제 3 가스 배관, 제 4 가스 배관은 가스 캐비닛(3)의 내부에 설치되되 도면에는 도시되지 않았고;
도 10과 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 흑연 보트(6)는 실리콘 웨이퍼를 로딩하거나 언로딩하기 위한 것으로, 상기 흑연 보트(6)는 스냅 포인트(60)를 포함하고, 상기 스냅 포인트(60)는 스냅 포인트 축(61), 스냅 포인트 캡(62)과 스냅 포인트 베이스(63)를 포함하며, 상기 스냅 포인트 축(61)은 스냅 포인트 베이스(63)에 장착되고, 상기 스냅 포인트 캡(62)은 스냅 포인트 축(61)과 연결되며, 상기 스냅 포인트 축(61)은 스냅 포인트 캡(62), 스냅 포인트 베이스(63) 사이에 스냅 포인트 홈(64)을 형성하되, 상기 스냅 포인트 홈(64)의 깊이는 0.5~1mm이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 스냅 포인트 홈(64)의 깊이는 h로서, h는 0.6~0.8mm인 것이 바람직하고, 스냅 포인트 베이스(63)의 지름은 D로서, D는 6~15mm인 것이 바람직하며, 스냅 포인트 캡(62)의 경사면 각도는 α로서, α는 35~45 도인 것이 바람직하고, 스냅 포인트 캡(62)의 두께는 a로서, a는 1~1.3mm인 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 상기 스냅 포인트 홈(64)의 깊이(h)는 0.7mm이고, 스냅 포인트 베이스(63)의 지름(D)은 9mm이며, 스냅 포인트 캡(62)의 경사면 각도(α)는 40 도이고, 스냅 포인트 캡(62)의 두께(a)는 1.2mm이다.
설명할 필요가 있는 것은, 상기 스냅 포인트 홈의 깊이(h)는 스냅 포인트 홈 내측의 깊이를 의미하는 것으로, 주로 스냅 포인트 축(61)과 스냅 포인트 베이스(63) 사이에 생긴 협각의 일측의 깊이를 의미한다. 스냅 포인트 홈의 깊이(h)=(스냅 포인트 베이스지름-스냅 포인트 축지름)/2. 스냅 포인트 캡의 경사면 각도는 α로서, 스냅 포인트 캡의 경사면과 수직방향에서 생긴 협각을 의미한다.
기존의 스냅 포인트 홈의 깊이(h)는 1.75mm이고, 스냅 포인트 베이스의 지름(D)은 9mm이며, 스냅 포인트 캡의 경사면 각도(α)는 30 도이고, 스냅 포인트 캡의 두께(a)는 1mm이다. 기존의 스냅 포인트 홈의 깊이가 크면 스냅 포인트쪽 실리콘 웨이퍼와 스냅 포인트 베이스의 틈새가 너무 크게 되어, 실리콘 웨이퍼 배면에 와인딩되는 기체가 많아지면서, 전지 정면 변두리의 보트 치인 비례가 너무 높아진다. 스냅 포인트 캡은 각도가 작고, 두께도 작아, 웨이퍼 자동삽입기의 조절공간이 작아지게 되어, 스크래칭의 비례가 효과적으로 낮아질 수 없다.
관상의 PECVD에 배막 증착에 있어서, 스크래칭과 와인딩은 모순된다. 웨이퍼 자동삽입기를 조절하여, 실리콘 웨이퍼가 흑연 보트 벽과 접촉되지 않으면서 실리콘 웨이퍼와 흑연 보트가 일정한 거리를 유지하는 상태에서 스냅 포인트 홈에 삽입되어, 실리콘 웨이퍼가 흑연 보트 벽과 마찰되는 것을 방지한다. 실리콘 웨이퍼와 흑연 보트 웨이퍼의 거리가 너무 크면, 스크래칭 비례가 작지만, 실리콘 웨이퍼는 보트 벽과 쉽게 밀착되지 못하여, 와인딩 비례가 증가된다. 거리가 너무 크면, 실리콘 웨이퍼는 스냅 포인트 홈에 삽입되지 못할 수 있어, 웨이퍼가 떨어질 가능성이 있고; 실리콘 웨이퍼와 흑연 보트 웨이퍼의 거리가 너무 작으면, 실리콘 웨이퍼는 흑연 보트 웨이퍼와 더욱 밀착되어, 와인딩의 비례가 작아지고, 스크래칭의 비례가 증가된다.
전지 정면 변두리의 보트 치인은 PECVD 배면 도막의 스냅 포인트와 대응되는 것으로, 기류가 스냅 포인트로부터 전지 정면에 와인딩되어 형성되는 것이다. 스냅 포인트 베이스의 두께가 흑연 보트 웨이퍼의 두께보다 약간 작기에, 스냅 포인트 쪽의 실리콘 웨이퍼와 스냅 포인트 베이스 사이에 틈새가 존재하게 되어, 배막을 도막할 때, 기류는 스냅 포인트 축의 하단 양측으로부터 틈새로 들어가, 실리콘 웨이퍼의 정면 변두리에 막층을 증착하는 바, 즉 반원형의 보트 치인이 생긴다.
본 발명은 스냅 포인트 베이스 지름(D)과 스냅 포인트 축 지름의 크기를 조절하여, 스냅 포인트 홈 내측의 깊이(h)를 줄임으로써, 스냅 포인트 쪽의 실리콘 웨이퍼와 스냅 포인트 베이스 사이의 틈새 크기를 줄이고, 기류가 실리콘 웨이퍼 배면에 와인딩되는 것을 줄여, 전지의 정면 변두리 보트 치인의 비례를 대폭적으로 낮춘다.
웨이퍼 자동삽입기를 조절하여, 실리콘 웨이퍼가 흑연 보트 중의 일정한 위치에 삽입되어, 척(Chuck)을 방출하여 진공상태를 이루면, 실리콘 웨이퍼가 스냅 포인트 캡의 경사면(α)에 떨어지게 되어, 중력에 의하여, 실리콘 웨이퍼가 경사면으로부터 흑연 보트 벽에 떨어져 이와 밀착된다. 이러한 무접촉적인 웨이퍼 삽입방식은 실리콘 웨이퍼의 스크래칭 비례를 낮추기 위한 것이다.
본 발명은 스냅 포인트 캡 경사면의 각도(α)와 스냅 포인트 캡의 두께(a)를 적절하게 증가하고, 웨이퍼 자동삽입기에 의하여, 웨이퍼를 삽입할 때 실리콘 웨이퍼가 흑연 보트 벽과 이격되는 거리를 약간 증가하여, 스크래칭의 비례를 줄이고, 스냅 포인트 캡의 경사면 각도를 증가하여, 실리콘 웨이퍼가 떨어질 때 흑연 보트 벽과의 충격력을 줄여, 웨이퍼 파손율을 낮출 수도 있다.
설명할 필요가 있는 것은, 선행기술에서, 와인딩은 일반적으로 사고난 후에 보완하는 것으로, 예를 들어 출원번호: 201510945459.3에 공개된 PERC 결정질 실리콘 태양에너지 전지 생산과정에서의 염기성 연마방법은, 정면 PECVD에 질화규소막을 도막하는 공정 후, 벨트식 전동방식을 이용하여 배면 및 변두리에 와인딩된 질화규소를 식각 제거하여, 현재 정면 막층이 와인딩되어 배면 패시베이션 효과가 나빠지는 등 문제를 해결하였다. 그러나, 본 발명의 관상의 PERC 전지는 배면 도막을 정면에 와인딩하여, 정면에 PN 접합을 갖는 것으로, 상기 특허의 염기성 연마방식을 사용하면, 정면의 PN 접합을 파괴할 수 있다. 본 발명은 도막 공법과 도막 구조를 조절하여, 생산과정에서 생기는 와인딩을 방지할 수 있어, 본질적으로 와인딩 문제를 해결하였다. 별도로 다른 공법을 증가할 필요가 없어, 가공과정을 간소화하고, 원가를 절감한다. 본 발명은 원가에 대해 극히 민감한 광발전 태양에너지 업계에서 중요한 의미가 있다. 또한, 본 발명은 스크래칭 문제를 더 해결하였다.
종합해보면, 본 발명을 실시하면, 하기와 같은 유리한 효과를 갖는다.
우선, 본 발명의 관상의 PERC 양면 태양전지는 전지 배면에 여러갈래의 평행설치되는 알루미늄 격자 라인을 구비하여, 기존의 단면 태양에너지 전지 중의 올 알루미늄 후면 전계를 대체하여 배면 흡광의 기능을 구현할 뿐만 아니라, 백 실버 전극 중의 보조 전극 구조로서 전자를 전도하기도 한다. 본 발명의 관상의 PERC 양면 태양전지를 제조하면, 실버 페이스트와 알루미늄 페이스트의 사용량을 절약할 수 있고, 생산원가를 낮추며, 양면으로 광에너지를 흡수하여, 태양에너지 전지의 응용범위를 현저하게 확대하고 광전 변환 효율을 향상시킨다.
그 다음, 상기 알루미늄 격자 라인이 구비된 PERC 양면 태양에너지 전지를 결합하기 위하여, 본 발명은 관상의 PECVD 장치를 사용하여 실리콘 웨이퍼 배면에 배면 복합막을 증착하되, 상기 배면 복합막은 산화알루미늄막, 이산화규소막, 산질화규소막과 질화규소막 중의 하나 또는 여러가지를 포함하고, 관상의 PECVD 장치를 사용하여 실리콘 웨이퍼 배면에 증착되어 형성되고, 관상의 PERC 장치는 직접 플라즈마법을 사용하는 바, 플라즈마는 직접적으로 실리콘 웨이퍼 표면에 충격을 주어, 막층의 패시베이션 효과가 뚜렷해진다. 상기 관상의 PECVD 장치에 실란, 암모니아, 트리메틸알루미늄, 아산화질소인 4 개의 가스 배관이 설치되되, 상기 4 개의 가스 배관은 단독적이거나 조합적으로 작용하여, 상기 산화알루미늄막, 이산화규소막, 산질화규소막, 질화규소막을 형성하기 위한 것이다. 실란, 암모니아, 트리메틸알루미늄, 아산화질소인 4 개의 가스 배관은 상이한 가스 조합, 상이한 기체 유량비 및 상이한 증착시간으로 상이한 막층을 형성할 수 있고, 질화규소막 또는 산질화규소막에 대하여, 기체 유량비를 조절하여, 상이한 성분 비례와 굴절률의 질화규소막 또는 산질화규소막을 얻을 수 있다. 복합막의 조합순서, 두께와 막의 성분은 원활하게 조절가능하기에, 본 발명의 생산과정은 원활하게 제어가능하고, 원가를 절감하며, 생산량이 크다. 또한, 배면 복합막을 최적화하여, 배면의 알루미늄 격자 라인과 맞춤되도록 하여 최적의 패시베이션 효과를 발생하고, PERC 전지의 광전 변환 효율을 대폭적으로 향상시킨다.
이어서, 본 발명은 스냅 포인트 축 지름과 스냅 포인트 베이스 지름의 크기를 조절하여, 스냅 포인트 홈 내측의 깊이를 줄임으로써, 스냅 포인트 쪽의 실리콘 웨이퍼와 스냅 포인트 베이스 사이의 틈새 크기를 줄이고, 기류가 실리콘 웨이퍼 배면에 와인딩되는 것을 줄여, 전지의 정면 변두리 보트 치인의 비례를 대폭적으로 낮춘다. 또한, 스냅 포인트 캡 경사면의 각도와 스냅 포인트 캡의 두께를 적절하게 증가하고, 웨이퍼 자동삽입기에 의하여, 웨이퍼를 삽입할 때 실리콘 웨이퍼가 흑연 보트 벽과 이격되는 거리를 약간 증가하여, 스크래칭의 비례를 줄이고, 스냅 포인트 캡의 경사면 각도를 증가하여, 실리콘 웨이퍼가 떨어질 때 흑연 보트 벽과의 충격력을 줄여, 웨이퍼 파손율을 낮출 수도 있다.
나아가, 질화규소가 배면 복합막의 외층에 있기에, 증착시간이 증가됨에 따라, 실리콘 웨이퍼 표면의 막층이 두꺼워지고, 실리콘 웨이퍼가 만곡되어, 실란과 암모니아가 전지 정면 변두리에 보다 쉽게 와인딩된다. 본 발명은 질화규소의 증착온도를 390~410℃으로 설정하고, 시간을 100~400s로 설정함으로써, 질화규소가 증착되는 시간과 온도를 줄여, 실리콘 웨이퍼의 만곡도를 낮추고, 와인딩의 비례를 줄일 수 있다. 질화규소 증착의 온도 대역이 390~410℃로서 너무 좁아, 와인딩을 최대한 줄일 수 있다. 그러나, 증착온도가 390℃ 미만일 경우, 와인딩의 비례는 오히려 상승된다.
아울러, 대규모적인 생산 수요를 충족시키기 위하여, 질화규소 증착시간이 단축됨에 따라 가져다 주는 부정적인 영향을 극복하는 바, 본 발명은 레이저 출력을 14w 이상으로 설정하고, 레이저 스크라이빙 속도를 12m/s 이상으로 설정하며, 주파수를 500KHZ 이상으로 설정해야만, 배면 복합막 단위 면적에서 큰 단위 레이저 에너지를 흡수하여 레이저로 복합막층을 개방하도록 확보하여 후속적으로 인쇄되는 알루미늄 페이스트가 레이저 그루빙 영역에 의하여 베이스 실리콘과 접촉되도록 확보한다.
종합해보면, 본 발명의 관상의 PERC 양면 태양전지는 양면으로 태양광을 흡수할 수 있고, 광전 변환 효율이 높으며, 외관 수율과 EL 수율이 높아, 스크래칭과 와인딩 문제를 해결할 수 있다. 아울러, 본 발명은 상기 전지를 제조하는 방법과 전용장치를 더 제공하는 것으로, 이 방법은 공법이 간단하고, 대규모적인 생산이 가능하며, 현재의 생산라인과 호환성이 좋다. 이 전용장치는 구조가 간단하고, 원가가 절감되며, 생산량이 크고, 수율이 높다.
마지막으로 설명해야 할 것은, 이상 실시예는 본 발명의 기술적 해결수단을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 보호범위를 한정하려는 것은 아니며, 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명할 지라도, 본 분야의 당업자라면 본 발명의 기술적 해결수단의 실질과 범위를 벗어나지 않고, 본 발명의 기술적 해결수단에 대한 보정 또는 등가적 대체가 가능하다는 점을 이해해야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 관상의 PERC 양면 태양전지를 위한 관상의 PECVD 장치에 있어서,
    실란, 암모니아, 트리메틸알루미늄, 아산화질소를 위한 4 개의 가스 배관, 및
    상기 관상의 PECVD 장치에 실리콘 웨이퍼를 로딩하거나 언로딩하는 기구로서흑연 보트를 구비하고,
    상기 4 개의 가스 배관은 단독적이거나 조합적으로 작용하여, 산화알루미늄막, 이산화규소막, 산질화규소막, 질화규소막을 형성하기 위한 것이고;
    상기 관상의 PERC 양면 태양전지는 백 실버 메인 게이트, 알루미늄 격자 라인, 배면 복합막, P형 실리콘, N형 에미터, 정면 패시베이션막과 프론트 실버 전극을 포함하고; 상기 배면 복합막, P형 실리콘, N형 에미터, 정면 패시베이션막과 프론트 실버 전극은 아래로부터 위로 순차적으로 적층 연결되며;
    상기 배면 복합막은 산화알루미늄막, 이산화규소막, 산질화규소막과 질화규소막 중 하나 이상을 포함하고, 상기 관상의 PECVD 장치를 사용하여 실리콘 웨이퍼 배면에 증착되어 형성되며,
    상기 관상의 PERC 양면 태양전지의 상기 배면 복합막은 다시 레이저 그루빙을 거친 후 30~500 개의 평행 설치되는 레이저 그루빙 영역이 형성되되, 매 하나의 레이저 그루빙 영역 내에는 적어도 하나의 군의 레이저 그루빙 유닛이 설치되고, 상기 알루미늄 격자 라인은 레이저 그루빙 영역에 의하여 P형 실리콘과 연결되며; 상기 알루미늄 격자 라인은 백 실버 메인 게이트와 수직으로 연결되며;
    상기 흑연 보트의 스냅 포인트 홈의 깊이는 0.6~0.8mm이고, 스냅 포인트 베이스의 지름은 6~15mm이며, 스냅 포인트 캡의 경사면 각도는 35~45 도이고, 스냅 포인트 캡의 두께는 1~1.3mm인 것을 특징으로 하는 관상의 PERC 양면 태양전지를 위한 관상의 PECVD 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 흑연 보트에는 하나의 실리콘 웨이퍼를 로딩하거나 언로딩하기 위해 3~5 개의 스냅 포인트가 설치되는 것을 특징으로 하는 관상의 PERC 양면 태양전지를 위한 관상의 PECVD 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배면 복합막의 기저층은 산화알루미늄막이고, 외층은 이산화규소막, 산질화규소막과 질화규소막 중 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 관상의 PERC 양면 태양전지를 위한 관상의 PECVD 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배면 복합막의 기저층은 이산화규소막이고, 제 2 층은 산화알루미늄막이며, 외층은 이산화규소막, 산질화규소막과 질화규소막 중 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 관상의 PERC 양면 태양전지를 위한 관상의 PECVD 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화알루미늄막의 두께는 5~15nm이고, 상기 질화규소막의 두께는 50~150nm이며, 상기 산질화규소막의 두께는 5~20nm이고, 상기 이산화규소막의 두께는 1~10nm인 것을 특징으로 하는 관상의 PERC 양면 태양전지를 위한 관상의 PECVD 장치.
  6. 제 1 항에 따른 관상의 PERC 양면 태양전지를 제조하는 방법에 있어서,
    (1) 실리콘 웨이퍼 정면과 배면에 텍스처를 형성하되, 상기 실리콘 웨이퍼는 P형 실리콘이고;
    (2) 실리콘 웨이퍼를 확산시켜, N형 에미터를 형성하며;
    (3) 확산과정에서 형성된 PSG와 주변 PN접합을 제거하고, 실리콘 웨이퍼 배면을 연마하되, 백 식각 깊이가 3~6 미크론이고;
    (4) 실리콘 웨이퍼를 어닐링하되, 어닐링 온도는 600~820 도이고, 질소기체 유량은 1~15L/min이며, 산소기체 유량은 0.1~6 L/min이고;
    (5) 관상의 PECVD 장치를 사용하여 실리콘 웨이퍼 배면에 배면 복합막을 증착하는 단계는,
    TMA와 N2O을 사용하여 산화알루미늄막을 증착하되, TMA의 기체유량은 250~500sccm이고, TMA와 N2O의 비례는 1/15~25이며, 플라즈마 출력은 2000~5000w이고;
    실란, 암모니아와 아산화질소를 사용하여 산질화규소막을 증착하되, 실란의 기체유량은 50~200sccm이고, 실란과 아산화질소의 비례는 1/10~80이며, 암모니아의 유량은 0.1~5slm이고, 플라즈마 출력은 4000~6000w이며;
    실란과 암모니아를 사용하여 질화규소막을 증착하되, 실란의 기체유량은 500~1000sccm이고, 실란과 암모니아의 비례는 1/6~15이며, 질화규소의 증착온도는 390~410℃이고, 시간은 100~400s이며, 플라즈마 출력은 10000~13000w이고;
    아산화질소를 사용하여 이산화규소막을 증착하되, 아산화질소의 유량은 0.1~5slm이고, 플라즈마 출력은 2000~5000w이며;
    상기 관상의 PECVD 장치에는 실란, 암모니아, 트리메틸알루미늄, 아산화질소인 4 개의 가스 배관이 구비되고, 상기 관상의 PECVD 장치에 실리콘 웨이퍼를 로딩하거나 언로딩하는 기구는 흑연 보트로서, 상기 흑연 보트의 스냅 포인트 홈의 깊이는 0.6~0.8mm이고, 스냅 포인트 베이스의 지름은 6~15mm이며, 스냅 포인트 캡의 경사면 각도는 35~45 도이고, 스냅 포인트 캡의 두께는 1~1.3mm이며;
    (6) 실리콘 웨이퍼 정면에 패시베이션막을 증착하고;
    (7) 실리콘 웨이퍼 배면 복합막에 레이저 그루빙을 진행하고;
    레이저 파장은 532nm이고, 레이저 출력은 14w 이상이며, 레이저 스크라이빙 속도는 12m/s 이상이고, 주파수는 500KHZ 이상이며;
    (8) 실리콘 웨이퍼 배면에 백 실버 메인 게이트 페이스트를 인쇄하고, 건조하며;
    (9) 레이저 그루빙 영역에 알루미늄 페이스트를 인쇄하여, 백 실버 메인 게이트 페이스트와 수직으로 연결시키고;
    (10) 실리콘 웨이퍼 정면에 프론트 실버 전극 페이스트를 인쇄하며;
    (11) 실리콘 웨이퍼를 고온 소결하여, 백 실버 메인 게이트, 알루미늄 격자 라인과 프론트 실버 전극을 형성하고;
    (12) 실리콘 웨이퍼를 항 LID 어닐링하여, 관상의 PERC 양면 태양전지 완성품을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 관상의 PERC 양면 태양전지의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    관상의 PECVD 장치를 사용하여 실리콘 웨이퍼 배면에 배면 복합막을 증착하는 단계는,
    TMA와 N2O을 사용하여 산화알루미늄막을 증착하되, TMA의 기체 유량은 250~500sccm이고, TMA와 N2O의 비례는 1/15~25이며, 산화알루미늄막의 증착온도는 250~300℃이고, 시간은 50~300s이며, 플라즈마 출력은 2000~5000w이며;
    실란, 암모니아와 아산화질소를 사용하여 산질화규소막을 증착하되, 실란의 기체유량은 50~200sccm이고, 실란과 아산화질소의 비례는 1/10~80이며, 암모니아의 유량은 0.1~5slm이고, 산질화규소막의 증착온도는 350~410℃이며, 시간은 50~200s이고, 플라즈마 출력은 4000~6000w이며;
    실란과 암모니아를 사용하여 질화규소막을 증착하되, 실란의 기체유량은 500~1000sccm이고, 실란과 암모니아의 비례는 1/6~15이며, 질화규소막의 증착온도는 390~410℃이고, 시간은 100~400s이며, 플라즈마 출력은 10000~13000w이고;
    아산화질소를 사용하여 이산화규소막을 증착하되, 아산화질소의 유량은 0.1~5slm이고, 플라즈마 출력은 2000~5000w인 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 관상의 PERC 양면 태양전지의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 관상의 PECVD 장치는 웨이퍼 장착 영역, 노체, 가스 캐비닛, 진공 시스템, 및 제어 시스템을 추가로 포함하고,
    상기 가스 캐비닛에는 실란을 통과시키기 위한 제 1 가스 배관, 암모니아를 통과시키기 위한 제 2 가스 배관, 트리메틸알루미늄을 통과시키기 위한 제 3 가스 배관 및 아산화질소를 통과시키기 위한 제 4 가스 배관이 구비되며;
    상기 흑연 보트는 스냅 포인트를 포함하고, 상기 스냅 포인트는 스냅 포인트 축, 스냅 포인트 캡과 스냅 포인트 베이스를 포함하며, 상기 스냅 포인트 축은 스냅 포인트 베이스에 장착되고, 상기 스냅 포인트 캡은 스냅 포인트 축과 연결되며, 상기 스냅 포인트 축은 스냅 포인트 캡, 스냅 포인트 베이스 사이에 스냅 포인트 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 관상의 PERC 양면 태양전지를 위한 관상의 PECVD 장치.
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