KR102242268B1 - 태양 전지 수명 및 효율을 향상시키기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
태양 전지 수명 및 효율을 향상시키기 위해 태양 전지의 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역을 보호하기 위한 방법이 개시된다. 일 실시예에서, 정상 작동 동안에 태양에 대면하는 전면, 전면의 반대편에 있는 배면, 및 텍스처-형성된 영역과 약하게 도핑된 확산 영역을 포함하는 규소 기판을 갖는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함한다. 이 방법은 태양 전지의 전면이 수용 매체의 상부 표면 상에 배치되는 상태로 수용 매체 상에 태양 전지를 배치하는 단계를 포함하는데, 여기서 수용 매체의 상부 표면은 접촉 인쇄 공정 또는 이송 동안에 태양 전지의 전면 상의 약하게 도핑된 확산 영역에 대한 손상 및 텍스처-형성된 영역에 대한 손상을 방지한다. 일 실시예에서, 약하게 도핑된 확산 영역은 1×1019 cm-3 미만의 도핑 농도를 가지고, 수용 매체는 5 내지 10의 범위 내의 모스 경도를 갖는 재료를 포함한다.
Description
본 명세서에 기술된 발명 요지의 실시예는 일반적으로 태양 전지(solar cell) 제조에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 명세서에 기술된 발명 요지의 실시예는 태양 전지 상에 에칭 레지스트(etch resist)를 침착시키는 것 및 제조 기술에 관한 것이다.
태양 전지는 태양 방사선을 전기 에너지로 변환시키기 위한 잘 알려진 장치이다. 태양 전지는 반도체 처리 기술을 사용하여 반도체 웨이퍼 상에 제조될 수 있다. 태양 전지는 P-형 및 N-형 확산 영역들을 포함한다. 태양 전지에 충돌하는 태양 방사선은 확산 영역들로 이동하는 전자 및 정공을 생성함으로써, 확산 영역들 사이에 전압차를 생성한다. 배면 접점(backside contact) 태양 전지에서, 확산 영역들 및 이들에 결합된 금속 접촉 핑거(metal contact finger) 둘 모두는 태양 전지의 배면 상에 있다. 접촉 핑거는 외부 전기 회로가 태양 전지에 결합되게 하고 태양 전지에 의해 급전되게 한다.
수명은, 태양 전지의 발전 능력에 직접 관련되기 때문에, 태양 전지의 중요한 특성이다. 따라서, 태양 전지의 제조 공정을 개선하고, 제조 비용을 절감하며, 효율을 높이기 위한 기술들이 일반적으로 바람직하다.
태양 전지의 제작 공정을 개선하고, 제조 비용을 절감하며, 효율을 높이기 위한 기술들이 본 명세서에 기술된다. 그러한 기술들은 태양 전지 구조물을 손상시키지 않고 태양 전지를 제작하기 위한 방법을 포함하는데, 여기서 하나 이상의 실시예가 태양 전지에 대한 손상을 방지하고 향상된 태양 전지 수명 및 향상된 태양 전지 효율을 허용한다.
일례에서, 태양 전지 상에 제1 에칭 레지스트를 형성하기 위한 방법이 개시된다. 이 방법은 정상 작동 동안에 태양에 대면하는 전면(front side) 및 전면의 반대편에 있는 배면(back side)을 갖는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함한다. 이 방법은 수용 매체(receiving medium)의 상부 표면 상에 태양 전지의 전면이 배치되는 상태로, 수용 매체 상에 태양 전지를 배치하는 단계를 포함하는데, 여기서 태양 전지는 전면 상에 텍스처-형성된 영역(texturized region) 및 약하게 도핑된 확산 영역(lightly doped diffusion region)을 포함한다. 이 방법은 접촉 인쇄 방법을 사용하여 태양 전지의 배면 상에 제1 에칭 레지스트를 침착시키는 단계를 포함하는데, 여기서 수용 매체의 상부 표면은 인쇄 공정 동안에 태양 전지의 전면 상의 텍스처-형성된 영역에 대한 손상 및 약하게 도핑된 확산 영역에 대한 손상을 방지한다. 이 방법은 또한 수용 매체로부터 태양 전지를 제거하는 단계 및 제1 에칭 레지스트를 경화시키는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 제1 에칭 레지스트는 태양 전지의 제작 또는 제조에서 흔히 사용되는 도금 레지스트이다. 다른 실시예에서, 제1 에칭 레지스트를 형성하는 단계는 제1 에칭 레지스트를 스크린 인쇄하는 단계를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 잉크젯 인쇄와 같은 인쇄 공정 동안에 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역에 대한 손상을 방지하도록 비접촉 인쇄 방법이 사용된다. 또 다른 실시예에서, 제1 에칭 레지스트를 침착시키기 전에 태양 전지의 전면 위에 제1 보호 층이 침착될 수 있는데, 여기서 수용 매체 대신에 제1 보호 층이 인쇄 동안의 손상으로부터 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역을 보호한다.
다른 예에서, 제1 위치로부터 제2 위치로 태양 전지를 이송하기 위한 방법이 개시된다. 이 방법은 정상 동작 동안에 태양에 대면하는 전면, 전면의 반대편에 있는 배면, 및 규소 기판을 갖는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함하는데, 여기서 규소 기판은 태양 전지의 전면 상에 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역을 포함한다. 이 방법은 접촉 이송 도구를 사용하여 제1 위치 상으로부터 태양 전지를 집는 단계를 포함하는데, 여기서 접촉 이송 도구의 저부 표면이 태양 전지의 전면과 접촉한다. 이 방법은 또한 제2 위치 상에 태양 전지를 배치하는 단계를 포함하는데, 여기서 접촉 이송 도구의 저부 표면은 픽-앤-플레이스(pick-and-place) 작동 동안에 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 영역에 대한 손상을 방지한다. 일 실시예에서, 비접촉 이송 방법은 제1 위치로부터 제2 위치로의 이송 공정 동안에 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역에 대한 손상을 방지하는 데 사용된다. 다른 실시예에서, 이송 공정 이전에 제1 보호 층이 태양 전지의 전면 위에 침착되는데, 여기서 수용 매체 대신에 제1 보호 층이 이송 동안의 손상으로부터 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역을 보호한다.
또 다른 예에서, 태양 전지를 제조하기 위한 방법이 개시된다. 이 방법은 정상 작동 동안에 태양에 대면하는 전면, 전면의 반대편에 있는 배면, 및 규소 기판을 갖는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함한다. 이 방법은 태양 전지의 규소 기판 상에 도핑된 영역을 형성하는 단계 및 규소 기판 상에 텍스처-형성된 영역을 에칭하는 단계를 포함한다. 약하게 도핑된 확산 영역이 규소 기판 상에 형성되는데, 여기서 약하게 도핑된 확산 영역은 텍스처-형성된 영역과 동일한 면 상에 형성된다. 이 방법은 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역 위에 제1 보호 층을 형성하는 단계를 포함하는데, 여기서 제1 보호 층은 제조 동안에 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역에 대한 손상을 방지한다. 제1 보호 층을 형성하기 전에, 텍스처-형성된 영역, 약하게 도핑된 확산 영역 및 도핑된 영역 위에 유전체 층이 침착된다. 복수의 접촉 개구들이 유전체 층을 통해 형성된다. 더욱이, 이 방법은 또한 접촉 개구들을 통해 도핑된 영역에 전기적으로 결합되는 제1 금속 격자 및 제1 금속 격자에 전기적으로 결합되는 제2 금속 격자를 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 제1 보호 층은 에칭 레지스트로 구성된다.
또 다른 예에서, 태양 전지를 제조하기 위한 방법이 개시된다. 이 방법은 정상 작동 동안에 태양에 대면하는 전면, 전면의 반대편에 있는 배면, 및 규소 기판을 갖는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함한다. 이 방법은 태양 전지의 규소 기판 상에 도핑된 영역을 형성하는 단계 및 규소 기판 상에 텍스처-형성된 영역을 에칭하는 단계를 포함한다. 약하게 도핑된 확산 영역이 규소 기판 상에 형성되는데, 여기서 약하게 도핑된 확산 영역은 텍스처-형성된 영역과 동일한 면 상에 형성된다. 이 방법은 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역 위에 제1 유전체 층을 침착시키는 단계를 포함하는데, 여기서 제1 유전체 층이 제조 동안에 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역에 대한 손상을 방지한다. 이 방법은 또한 도핑된 영역 위에 제2 유전체 층을 침착시키는 단계를 포함한다. 복수의 접촉 개구들이 제2 유전체 층을 통해 형성된다. 더욱이, 이 방법은 또한 접촉 개구들을 통해 도핑된 영역에 전기적으로 결합되는 제1 금속 격자 및 제1 금속 격자에 전기적으로 결합되는 제2 금속 격자를 형성하는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 제1 유전체 층은 태양 전지의 전면 상에 100 내지 3000Å의 범위 내의 두께를 갖는 질화규소(SiN)로 구성된다.
유사한 도면 부호가 도면 전체에 걸쳐 유사한 요소를 지칭하는 하기 도면과 관련하여 고려될 때, 상세한 설명 및 청구범위를 참조함으로써 발명 요지의 더욱 완전한 이해가 얻어질 수 있다.
도 1은 접촉력을 겪는 태양 전지의 단면도.
도 2는 도 1의 태양 전지의 국부적인 고 재결합 영역(local high recombination area)의 단면도.
도 3 내지 도 9는 태양 전지의 텍스처-형성된 영역을 보호하는 본 방법들에 따라 사용되는 태양 전지의 단면도.
도 10은 태양 전지의 텍스처-형성된 영역을 보호하는 본 방법들에 따라 사용되는 몇몇 태양 전지들 사이의 태양 전지 수명 비교를 위한 시험 결과의 그래프;
도 11은 태양 전지의 텍스처-형성된 영역을 보호하는 본 방법들에 따라 사용되는 몇몇 태양 전지들 사이의 태양 전지 효율 비교를 위한 시험 결과의 그래프;
도 12 및 도 13은 태양 전지 상에 제1 에칭 레지스트를 형성하기 위한 본 방법들의 플로우차트.
도 14 및 도 15는 제1 위치로부터 제2 위치로 태양 전지를 이동시키기 위한 본 방법들의 플로우차트.
도 16 및 도 17은 태양 전지를 제조하는 본 방법들의 플로우차트.
도 1은 접촉력을 겪는 태양 전지의 단면도.
도 2는 도 1의 태양 전지의 국부적인 고 재결합 영역(local high recombination area)의 단면도.
도 3 내지 도 9는 태양 전지의 텍스처-형성된 영역을 보호하는 본 방법들에 따라 사용되는 태양 전지의 단면도.
도 10은 태양 전지의 텍스처-형성된 영역을 보호하는 본 방법들에 따라 사용되는 몇몇 태양 전지들 사이의 태양 전지 수명 비교를 위한 시험 결과의 그래프;
도 11은 태양 전지의 텍스처-형성된 영역을 보호하는 본 방법들에 따라 사용되는 몇몇 태양 전지들 사이의 태양 전지 효율 비교를 위한 시험 결과의 그래프;
도 12 및 도 13은 태양 전지 상에 제1 에칭 레지스트를 형성하기 위한 본 방법들의 플로우차트.
도 14 및 도 15는 제1 위치로부터 제2 위치로 태양 전지를 이동시키기 위한 본 방법들의 플로우차트.
도 16 및 도 17은 태양 전지를 제조하는 본 방법들의 플로우차트.
하기 상세한 설명은 사실상 단지 예시적인 것이며, 발명 요지 또는 출원의 실시예 및 그러한 실시예의 사용을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단어 "예시적인"은 "예, 사례 또는 실례로서 역할하는" 것을 의미한다. 본 명세서에 예시적인 것으로 기술된 임의의 구현예는 다른 구현예에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 반드시 해석되는 것은 아니다. 또한, 전술한 기술분야, 배경기술, 간략한 요약 또는 하기 상세한 설명에서 제시되는 임의의 표현된 또는 암시된 이론에 의해 구애되도록 의도되지 않는다.
또한, 본 방법 및 그의 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위해, 구체적인 공정 흐름 작업과 같은 다수의 구체적인 상세 사항이 기재된다. 제안된 방법의 실시예가 이들 특정 상세 사항 없이도 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 다른 경우에, 본 방법 및 그의 실시예를 불필요하게 이해하기 어렵게 하지 않기 위해 리소그래픽(lithographic) 및 에칭 기술과 같은 주지된 제조 기술은 상세히 기술되지 않는다. 또한, 도면에 도시된 다양한 실시예가 예시적인 표현이고, 반드시 축척대로 그려진 것은 아니라는 것을 이해하여야 한다.
태양 전지가 제작 동안의 구조적 손상에 민감할 수 있음이 잘 알려져 있다. 이러한 구조적 손상은 접촉력 및 기계적 응력으로부터 발생할 수 있다. 따라서, 구조적 손상의 이러한 모드들이 태양 전지의 전류 발생 능력을 감소시키거나 광기전 기능(photovoltaic function)을 완전히 막을 수 있는 균열, 스크래치, 칩(chip), 오염과 같은 그러나 이로 한정되지 않는 몇몇 유형의 손상으로 이어질 수 있다. 따라서, 그러한 언급된 손상 모드들로부터의 산출량 손실을 최소화하고 태양 전지 생산을 최대화하기 위해 태양 전지를 이송할 때에 태양 전지 제조자들이 각별한 주의를 기울이는 것이 중요하다. 일례에서, 손상 모드는 태양 전지 제작 공정 또는 태양 전지 상에 접촉력을 인가할 수 있는 이송 방법으로부터의 것일 수 있다. 도 1은 그러한 접촉력을 겪는 태양 전지를 도시한다.
도 1은 접촉력을 겪는 태양 전지를 도시한다. 태양 전지(100)는 텍스처-형성된 영역(120) 및 확산 영역(122)을 갖는 규소 기판(110)을 포함할 수 있다. 태양 전지 제조에서, 스크린 인쇄는 후속하는 에칭, 세척을 위해 그리고 금속 접점 형성을 위한 추가의 준비에서 마스크를 형성하는 데 사용되는 일반적인 공정이다. 스크린 인쇄는 마스크를 형성하기 위해 스크린을 통해 태양 전지 상으로 에칭 레지스트를 밀기 위한 스퀴지(squeegee)의 사용을 필요로 하는데, 여기서 스퀴지는 스크린 프린터의 수용 매체(150)에 대항하여 태양 전지(100)를 민다. 일례에서, 접촉력(140)은 스크린 인쇄 동안에 스퀴지에 의해 태양 전지 상에 가해지는 힘일 수 있지만, 이로 한정되지 않는다. 이러한 예에서, 본 발명자들은 편평하지 않고, 거칠거나 불균일한 표면으로 구성되는 수용 매체가 태양 전지의 텍스처-형성된 표면에 해로울 수 있다는 것을 발견하였다. 특히 불균일한 표면은 상승 표면(156) 및 하강 표면(158)을 가질 수 있는데, 여기서 상승 표면(156)은 태양 전지(100)의 텍스처-형성된 영역(120) 상에, 접촉력(140)으로 인한 대항력(counter force)(141)을 집중시키는 영역을 제공할 수 있다. 대항력(141)은 이어서 텍스처-형성된 영역(120) 및 도핑된 영역(122)의 국부화된 영역들을 손상시켜, 태양 전지(100)의 규소 기판(110) 내의 국부적인 고 재결합 영역(130)과 같은 결함을 초래할 수 있다. 국부적인 고 재결합 영역(130)은 결과적으로 수명 장애 및 태양 전지 효율 손실로 이어질 수 있다.
도 2는 도 1의 태양 전지의 국부적인 고 재결합 영역의 단면도를 도시한다. 국부적인 고 재결합 영역(130)은 규소 기판(110)의 확산 영역(122) 내에서 파단점과 같은 전위(dislocation)(132)를 포함할 수 있다. 국부적인 고 재결합 영역(130)은 또한 텍스처-형성된 영역(120)의 에지들을 따라 칩(134)들을 포함할 수 있다. 도 2의 텍스처-형성된 영역(120)과 수용 매체(150) 사이에서 스크래핑(scraping)이 또한 발생하여, 수용 매체(150)로부터 벗겨진 이물질로 인한 태양 전지(100) 상의 오염(136)을 허용할 수 있다.
따라서, 스크린 인쇄가 태양 전지의 텍스처-형성된 영역 및 확산 영역에 대한 손상을 유도하여 수명 저하 및 태양 전지 효율 손실을 초래할 수 있음이 제시되었다. 유사하게, 태양 전지의 이송으로 인한 것과 같은 다른 손상 모드들이 알려져 있는데, 여기서 이송은 태양 전지 제작 또는 제조 공정 동안에, 그 이전에, 그 이후에 그리고 도중에 자동 또는 수동으로 태양 전지를 제1 위치로부터 제2 위치로 이송시키기 위해 사용되는 임의의 방법을 포함할 수 있다. 예를 들어, 태양 전지가 이송 동안에 수용 매체 상에 부적절하게 고정된 때, 텍스처-형성된 영역에 대한 측방향 손상 또는 스크래칭이 또한 발생할 수 있다. 다른 예에서, 이송 동안에 태양 전지를 고정하는 진공 패드 또는 그리퍼(gripper)로부터 가해진 너무 큰 압력은 또한 위에서 논의된 바와 같이 텍스처-형성된 영역 및 도핑된 영역의 손상을 초래할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 향상된 태양 전지 수명 및 태양 전지 효율 성능을 보여주는 시험 결과들을 포함한, 전술된 문제점들에 대한 복수의 해결책들이 아래에 기술된다. 또한, 수용 매체가 척(chuck), 팔레트(palette), 지그(jig), 동형(walking beam), 장착부(mount) 또는 컨베이어와 같은 다수의 상이한 해석들을 가질 수 있다는 것이 또한 이해되어야 하는데, 여기서 수용 매체는 기술된 것으로 한정되지 않고 제작, 제조, 이송 및 운반 동안에 태양 전지를 고정하기 위해 흔히 사용되는 임의의 다른 수단을 포함할 수 있다. 수용 매체의 평면성(planarity)에 대한 흔한 측정이 수용 매체 표면을 따라 적어도 3개의 점들, 즉 기준점 또는 0점으로서의 제1 점 평면성을 결정하기 위한 다음의 2개의 측정값들을 취함으로써 측정된다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 통상적으로 마이크로미터 단위로 측정되는, 0점에 대한 2개의 나머지 점들 사이의 평면성이 규정된 한계보다 크다면, 특정 표면이 비-평면인 것으로 결정될 수 있다.
도 3은 전술된 문제점들에 대해 계속해서 제안되는 해결책들에 사용되는 태양 전지를 도시한다. 태양 전지(200)는 정상 작동 동안에 태양에 대면하는 전면(202) 및 전면(202)의 반대편에 있는 배면(204)을 갖는다. 태양 전지(200)는 또한 규소 기판(210)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 규소 기판(210)은 세척, 폴리싱, 평탄화, 및/또는 박화 또는 달리 처리된다. 다른 실시예에서, 규소 기판(210)은 폴리실리콘 또는 다결정 규소로 구성된다. 또 다른 실시예에서, 규소 기판(210)은 제1 및 제2 도핑된 영역들을 포함한다. 일 실시예에서, 제1 도핑된 영역 및 제2 도핑된 영역은 대신에 제1 도핑된 폴리실리콘 영역 및 제2 도핑된 폴리실리콘 영역이다. 다른 실시예에서, 트렌치 영역이 제1 및 제2 도핑된 폴리실리콘 영역들 둘 모두를 분리한다. 또 다른 실시예에서, 트렌치 영역은 텍스처-형성된다. 또 다른 실시예에서, 터널 산화물 층이 규소 기판으로부터 제1 및 제2 도핑된 폴리실리콘 영역들 둘 모두를 분리한다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 도핑된 영역들, 또는 제1 및 제2 도핑된 폴리실리콘 영역들이 열 처리에 의해 형성되는데, 여기서 각각의 영역은 붕소와 같은 p-형(positive-type) 도펀트 또는 인과 같은 n-형(negative-type) 도펀트인 도핑 재료를 포함할 수 있지만, 이로 한정되지 않는다. 제1 및 제2 도핑된 영역들 둘 모두는, 본 명세서에 기술되거나 언급된 임의의 다른 형성, 침착, 또는 성장 공정 작업에서와 같이, 각각 열 처리에 의해 또는 종래의 도핑 공정을 통해 형성되는 것으로 기술되지만, 각각의 층 또는 물질은 임의의 적절한 공정을 사용하여 형성된다. 예를 들어, 형성이 기술되는 경우에, 화학 증착(chemical vapor deposition, CVD) 공정, 저압 CVD(low-pressure CVD, LPCVD), 대기압 CVD(atmospheric pressure CVD, APCVD), 플라즈마-강화 CVD(plasma-enhanced CVD, PECVD), 열 성장, 스퍼터링뿐만 아니라 임의의 다른 원하는 기술이 사용될 수 있다. 이 방법은 또한 증가된 태양 방사선 수집을 위해 태양 전지(200)의 전면(202) 상에 텍스처-형성된 영역(220)을 갖는 태양 전지(200)를 제공하는 단계를 포함한다. 텍스처화된 영역(220)은 입사 광을 산란시키기 위한 규칙적인 또는 불규칙적인 형상화된 표면을 가져서, 태양 전지(200)의 표면으로부터 다시 반사되는 광량을 감소시키는 것이다. 태양 전지(200)는 또한 전면(202) 상에서 약하게 도핑된 확산 영역(222)을 포함한다. 일 실시예에서, 약하게 도핑된 확산 영역은 1×1017 내지 1×1019 cm-3의 범위 내의 도핑 농도를 갖는다. 다른 실시예에서, 약하게 도핑된 확산 영역은 1×1019 cm-3 미만의 도핑된 영역을 갖는다. 또 다른 실시예에서, 약하게 도핑된 확산 영역은 규소 기판 내로 1 마이크로미터 미만으로 연장된다. 또 다른 실시예에서, 태양 전지의 약하게 도핑된 확산 영역은 이산화규소(SiO2)로 구성된다. 일 실시예에서, 제1 유전체 층(266)이 텍스처-형성된 영역(220) 위에 침착된다. 다른 실시예에서, 제1 유전체 층(266)은 질화규소(SiN)로 구성된다. 또 다른 실시예에서, 제1 유전체 층은 태양 전지(200)의 전면(202) 상에 배치된 반사방지 층(ARC)이다.
본 발명자들은 도 3에 의해 묘사된 태양 전지(200), 예를 들어 전면(202) 상에 텍스처-형성된 영역(220) 및 약하게 도핑된 확산 영역(222)을 갖는 태양 전지가 손상, 특히 도 1 및 도 2에서 논의된 접촉 손상에 대해 매우 민감할 수 있음을 발견하였는데, 여기서 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 영역이 또한 태양 전지의 배면 상에 존재할 수 있음을 알아야 한다. 따라서, 전술된 문제점들에 대한 복수의 해결책들이 아래에서 제안된다. 또한, 복수의 해결책들은 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 영역을 갖는 임의의 태양 전지에 대해 적용가능한데, 여기서 해결책들은 태양 전지 상의 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 영역의 위치와 무관하게 이들 영역에 대한 손상을 방지하기 위한 방법들을 제공한다.
도 4 및 5를 참조하면, 도 3의 태양 전지 상에 제1 에칭 레지스트를 형성하는 방법이 도시되어 있다. 이 방법은 도 3의 태양 전지(200)를 제공하는 단계 및 태양 전지(200)의 전면(202) 상에 제1 보호 층(260)을 형성하는 단계를 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 태양 전지(200)는 후속적으로 수용 매체(250) 상에 배치되는데, 이때 태양 전지(200)의 전면(202)이 수용 매체(250)의 상부 표면(252) 상에 배치된다. 수용 매체(250)는 상부 표면(252), 하부 표면(254), 및 불균일한 표면을 가질 수 있는데, 여기서 불균일한 표면은 상승 표면(256) 및 하강 표면(258)을 갖는다. 일 실시예에서, 수용 매체(250)의 상부 표면(252)은 50 마이크로미터 초과의 평면성을 갖는다.
도 6은 도 4 및 도 5의 태양 전지의 배면 상에 제1 에칭 레지스트를 형성하는 연속된 방법을 도시한다. 이 방법은 접촉 인쇄 방법을 사용하여 태양 전지(200)의 배면(204) 상에 제1 에칭 레지스트(246)를 침착시키는 단계를 포함한다. 접촉 인쇄 동안에, 스크린 프린터의 스퀴지(244)로부터의 힘과 같은 하향 힘(240)이 수용 매체(250)에 대항하여 태양 전지(200)를 누른다. 수용 매체(250)의 상승 표면(256)은 태양 전지(200) 상의 접촉력(240)으로 인한 대항력(241)을 집중시키는 영역을 제공한다. 도 1과 대조적으로, 제1 보호 층(260)은 텍스처-형성된 영역(220), 약하게 도핑된 확산 영역(222)에 대한 접촉력(240) 및 대항력(241)에 기인한 손상을 방지하고, 또한 도 1 및 도 2에 도시된 국부적인 고 재결합 영역(130)의 형성을 방지한다. 제1 보호 층(260)은 또한 태양 전지(200)의 전류 발생 능력을 감소시키거나 광기전 기능을 완전히 막을 수 있는 균열, 스크래치, 칩, 오염 또는 임의의 다른 손상으로 이어질 수 있는 태양 전지(200)의 전면(202) 상의 기계적 손상 및 응력에 대해 보호한다. 이 방법은 또한 후속적으로 수용 매체(250)로부터 태양 전지(200)를 제거하는 단계 및 제1 에칭 레지스트(246)를 경화시키는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 제1 보호 층(260)을 형성하는 단계는 제1 에칭 레지스트(246)를 형성하기 전에 태양 전지(200)의 전면 상에 제2 에칭 레지스트를 침착시키는 단계를 포함한다. 제2 에칭 레지스트는 태양 전지(200)의 전면(202) 상에 제1 보호 층(260)을 형성하도록 경화된다. 다른 실시예에서, 제1 에칭 레지스트(246) 및 제2 에칭 레지스트는 태양 전지의 제작에서 흔히 사용되는 임의의 에칭 레지스트로 구성된다.
도 7을 참조하면, 도 4 내지 도 6의 제1 보호 층을 형성하기 위한 실시예가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 제1 보호 층을 형성하는 단계는 대신에 두꺼운 질화물 필름(268)을 침착시키는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 두꺼운 질화물 필름(268)은 도 3의 제1 유전체 층(266)을 대체한다. 또 다른 실시예에서, 제1 보호 층을 형성하는 단계는 대신에 태양 전지의 전면 상에 100 내지 3000Å의 범위 내의 두께를 갖는 산화규소(SiN)로 구성된 두꺼운 질화물 필름(268)을 침착시키는 단계를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 두꺼운 질화물 필름(268)을 침착시키는 단계는 태양 전지(200)의 전면(202) 상에 반사방지 층(ARC)을 침착시키는 단계를 포함한다.
도 8 및 도 9는 도 3의 태양 전지 상에 제1 에칭 레지스트를 형성하기 위한 다른 방법을 도시한다. 이 방법은 도 3의 태양 전지(200)를 수용 매체(270) 상에 배치하는 단계를 포함하는데, 이때 도 8에 도시된 바와 같이 태양 전지(200)의 전면(202)이 수용 매체(270)의 상부 표면(272) 상에 배치된다. 일 실시예에서, 수용 매체(270)는 불균일한 영역이 없거나 편평하며, 상부 표면(272) 및 하부 표면(274)으로 구성된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 이 방법은 또한 접촉 인쇄 방법을 사용하여 태양 전지(200)의 배면(204) 상에 제1 에칭 레지스트(246)를 침착시키는 단계를 포함한다. 인쇄 동안에, 스크린 프린터의 스퀴지(244)로부터의 것과 같은 접촉 인쇄 방법에 기인한 접촉력(240)이 태양 전지(200)를 수용 매체(270)의 상부 표면(272)에 대항하여 미는데, 여기서 수용 매체(270)는 태양 전지(200)의 텍스처-형성된 영역(220) 및 약하게 도핑된 확산 영역(222)에 대한 손상을 방지한다. 일 실시예에서, 수용 매체는 대항력(242)이 텍스처-형성된 영역(220) 상에 균일하게 퍼지게 함으로써, 태양 전지(200)의 텍스처-형성된 영역(220)에 대한 손상을 방지한다. 일 실시예에서, 수용 매체(270)는 최대 50 마이크로미터의 평면성을 갖는다. 일 실시예에서, 이 방법은 또한 수용 매체(270)로부터 태양 전지(200)를 제거하는 단계 및 제1 에칭 레지스트(246)를 경화시키는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 수용 매체(270)는 5 내지 10의 범위 내의 모스 경도(moh's hardness)를 갖는 재료로 제조된다. 다른 실시예에서, 수용 매체(270)의 상부 표면(272)은 1 내지 50,000회 사용 후에 인쇄 동안에서의 텍스처-형성된 영역(220)에 대한 손상을 방지한다. 또 다른 실시예에서, 수용 매체의 상부 표면(272)은 1 내지 50,000회 사용 후에 일정한 평면성을 유지한다. 또 다른 실시예에서, 수용 매체(270)는 알루미늄, 양극산화된(anodized) 알루미늄, 경질 양극산화된 알루미늄, 유리, 및 강화 유리로 이루어진 군으로부터 선택되는 재료로 구성된다. 일 실시예에서, 수용 매체(270)는 척, 팔레트, 지그, 동형, 장착부 또는 컨베이어이다. 일 실시예에서, 수용 매체(270)는 스크린 프린터의 스퀴지(244)에 대해 편평한 표면을 유지한다. 다른 실시예에서, 스퀴지(244)와 수용 매체(270) 사이의 평면성 차이는 55 마이크로미터 미만이다.
도 3의 태양 전지 상에 제1 에칭 레지스트를 형성하기 위한 또 다른 방법이 개시된다. 이 방법은 잉크젯 인쇄와 같은 비접촉 인쇄 방법을 사용하여 도 3의 태양 전지의 배면 상에 제1 에칭 레지스트를 침착시키는 단계를 포함한다. 스크린 인쇄와 유사한 잉크젯 인쇄는, 후속하는 에칭, 세척을 위해 그리고 금속 접점 형성의 추가의 준비에서 마스크를 형성하는 데 사용되는 공정이다. 위에서 논의된 바와 같이, 스크린 인쇄는 태양 전지 상에 에칭 레지스트를 침착시키기 위해 접촉력을 필요로 한다. 스크린 인쇄와 대조적으로, 잉크젯 인쇄는 태양 전지에 접촉하지 않고 에칭 레지스트를 침착시키고, 따라서 마스크 형성 공정 동안에 태양 전지 상에 손상이 유도되지 않는다. 본 발명자들은 잉크젯 인쇄와 같은 비접촉 인쇄 방법을 사용하는 것이 마스크 형성 공정 동안에 태양 전지의 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역에 대한 손상을 방지하기 위한 수단을 제공한다는 것을 발견하였다. 태양 전지의 텍스처-형성된 영역에 대한 손상을 방지하기 위해, 스크린 인쇄와 같은 접촉 인쇄에 대조적으로, 임의의 비접촉 인쇄 방법이 사용될 수 있음을 알아야 한다.
도 10을 참조하면, 위에서 제안된 다양한 해결책들을 사용하여 제작되는 몇몇 태양 전지들을 비교한 정규화된 태양 전지 수명 시험 결과들이 도시되어 있다. 시험 결과는 비접촉 인쇄, 양극산화된 알루미늄 척을 이용한 접촉 인쇄, 새로운 아크릴 척을 이용한 접촉 인쇄, 및 오래된 아크릴 척을 이용한 접촉 인쇄를 사용하여 제작된 도 3의 태양 전지들에 대해 정규화된 태양 전지 수명 결과를 포함한다. 오래된 아크릴 척은 50,000회보다 많이 사용되었고, 새로운 아크릴 척은 1 내지 50,000회의 범위 내에서 사용되었다. 이러한 시험의 경우, 비접촉 인쇄를 위해 잉크젯 인쇄가 사용되었으며, 접촉 인쇄를 위해 스크린 인쇄가 사용되었다. 또한, 수명 시험 결과들이 정규화되었기 때문에, 1보다 더 낮거나 1보다 훨씬 작은 결과들은 향상된 태양 전지 성능을 의미한다. 비접촉 인쇄 공정을 이용하여 제작된 태양 전지들이 향상된 수명을 나타낸다는 것이 관찰될 수 있다. 양극산화된 알루미늄 척을 이용한 접촉 인쇄 방법을 사용하는 경우에 대해서도 동일한 것이 관찰될 수 있다. 유사하게, 새로운 아크릴 척을 이용한 접촉 인쇄 방법을 사용한 경우에 대해서도 동일한 것이 관찰될 수 있다. 오래된 아크릴 척을 이용한 접촉 인쇄 방법을 사용한 경우에 대해, 관찰가능한 수명 저하가 존재한다. 본 발명자들은 5 미만의 모스 경도를 갖는 척들이 쉽게 열화된다는 가설을 세웠는데, 여기서 오래된 아크릴 척의 표면은 계속되는 사용에 걸쳐 더 거칠어지고 덜 편평해진다. 위에서 논의된 바와 같이, 거칠거나 불균일한 척들이 태양 전지의 텍스처-형성된 영역을 손상시켜, 장치 기능불량으로 이어질 수 있다. 이러한 시험에서, 오래된 아크릴 척은 대략 50,000회보다 더 많이 사용되었다. 따라서, 이 결과는 접촉형 공정에서 또는 이송 동안에 척과 같은 수용 매체의 사용이 태양 전지의 텍스처-형성된 영역을 열화시켜, 더 높은 태양 전지 수명 및 이에 따라 열화된 광기전 성능을 초래할 수 있다는, 본 발명자들의 가설을 확인시켜준다.
도 11은 위에서 제안된 다양한 해결책들을 사용하여 제작되는 몇몇 태양 전지들을 비교한 정규화된 태양 전지 효율 시험 결과들을 도시한다. 시험 결과는 비접촉 인쇄, 양극산화된 알루미늄 척을 이용한 접촉 인쇄, 새로운 아크릴 척을 이용한 접촉 인쇄 및 오래된 아크릴 척을 이용한 접촉 인쇄를 사용하여 제작된 태양 전지들에 대해 정규화된 태양 전지 효율 시험 결과를 포함한다. 위에서 논의된 바와 같이, 비접촉 인쇄를 위해 잉크젯 인쇄가 사용되었으며, 접촉 인쇄를 위해 스크린 인쇄가 사용되었다. 태양 전지 효율 시험 결과들이 정규화되었기 때문에, 1보다 더 높거나 1에 훨씬 가까운 결과들은 향상된 태양 전지 성능을 의미한다. 데이터는 양극산화된 알루미늄 척 및 새로운 아크릴 척 둘 모두를 이용한 접촉 인쇄 공정이 비접촉 인쇄 공정과 유사하다는 것을 나타내는데, 여기서 향상된 태양 전지 효율이 관찰된다. 본 발명자들은 5 미만의 모스 경도를 갖는 척들이 쉽게 열화된다는 가설을 세웠는데, 여기서 오래된 아크릴 척의 표면은 계속되는 사용에 걸쳐 더 거칠어지고 덜 편평해진다. 이러한 시험에서, 오래된 아크릴 척은 대략 50,000회보다 더 많이 사용되었다. 이 결과는 접촉형 공정에서 또는 이송 동안에 오래된 아크릴 척과 같이 거칠거나 불균일한 수용 매체의 사용이 태양 전지의 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역을 열화시켜, 더 낮은 태양 전지 효율 및 이에 따라 열화된 광기전 성능을 초래할 수 있다는, 본 발명자들의 가설을 확인시켜준다. 본 발명자들은 또한 유리 및 강화 유리 기반 척들에 대해 유사한 결과를 발견하였는데, 여기서 유리 기반 척은 양극산화된 알루미늄과 유사하게 반복된 사용에 대해 오히려 더 강건하게 되고 투명하게 되는 특성을 가졌으며, 여기서 투명한 척은 기계 시각 검사 응용을 위해 사용될 수 있다.
도 12를 참조하면, 태양 전지 상에 제1 에칭 레지스트를 형성하기 위한 방법의 실시예의 플로우차트가 도시되어 있다. 전술된 바와 같이, 제1 작업(301)은 정상 작동 동안에 태양에 대면하는 전면, 전면이 반대편에 있는 배면, 태양 전지의 전면 상의 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역을 갖는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 작업(302)은 태양 전지의 전면 상에 제1 보호 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제3 작업(303)은 태양 전지의 전면이 수용 매체의 상부 표면 상에 배치되는 상태로 수용 매체 상에 태양 전지를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제4 작업은 접촉 인쇄 방법을 사용하여 태양 전지의 배면 상에 제1 에칭 레지스트를 침착시키는 단계를 포함할 수 있는데, 여기서 제1 보호 층은 인쇄 공정 동안에서의 태양 전지의 배면 상의 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역에 대한 손상을 방지한다. 제5 작업(305)은 수용 매체로부터 태양 전지를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 마지막 작업은 제1 에칭 레지스트를 경화시키는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 에칭 레지스트는 도금 레지스트이다. 다른 실시예에서, 제1 에칭 레지스트를 침착시키는 단계는 제1 에칭 레지스트를 스크린 인쇄하는 단계를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 제1 에칭 레지스트를 경화시키는 단계는 열경화 및 광경화로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법을 수행하는 단계를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 제1 보호 층을 형성하는 단계는 제1 에칭 레지스트를 형성하기 전에 태양 전지의 전면 상에 제2 에칭 레지스트를 침착시키는 단계, 및 제2 에칭 레지스트를 경화시켜 태양 전지의 전면 상에 제1 보호 층을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 다른 실시예에서, 제1 보호 층을 형성하는 단계는 태양 전지의 배면 상에 100 내지 3000Å의 범위 내의 두께를 갖는 질화규소(SiN)를 침착시키는 단계를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 태양 전지 상에 제1 에칭 레지스트를 형성하기 위한 방법은, 임의의 적용가능한 태양 전지 제작 인쇄, 마스킹, 또는 후속적으로 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역을 갖는 태양 전지를 제공하는 적용가능한 공정을 위해 그리고 본 명세서에서 한정된 바와 같이 채용된다.
도 13은 태양 전지 상에 제1 에칭 레지스트를 형성하기 위한 다른 방법의 플로우차트를 도시한다. 전술된 바와 같이, 제1 작업(311)은 정상 작동 동안에 태양에 대면하는 전면, 전면이 반대편에 있는 배면, 태양 전지의 전면 상의 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역을 갖는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 작업(312)은 태양 전지의 전면이 수용 매체의 상부 표면 상에 배치되는 상태로 수용 매체 상에 태양 전지를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 제3 작업(313)은 접촉 인쇄 방법을 사용하여 태양 전지의 배면 상에 제1 에칭 레지스트를 침착하는 단계를 포함할 수 있는데, 여기서 수용 매체의 상부 표면은 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역에 대한 손상을 방지한다. 제4 작업(314)은 수용 매체로부터 태양 전지를 제거하는 단계를 포함할 수 있고, 마지막 작업(315)은 제1 에칭 레지스트를 경화시키는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 약하게 도핑된 확산 영역은 1×1019 cm-3 미만의 도핑 농도를 갖는다. 다른 실시예에서, 약하게 도핑된 확산 영역은 1×1017 내지 1×1019 cm-3의 범위 내의 도핑 농도를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 약하게 도핑된 확산 영역은 규소 기판 내로 1 마이크로미터 미만으로 연장된다. 또 다른 실시예에서, 수용 매체는 5 내지 10의 범위 내의 모스 경도를 갖는 재료를 포함한다. 일 실시예에서, 수용 매체의 상부 표면은 1 내지 50,000회 사용 후에 인쇄 동안에서의 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산에 대한 손상을 방지한다. 다른 실시예에서, 수용 매체의 상부 표면은 1 내지 50,000회 사용 후에 일정한 평면성을 유지한다. 또 다른 실시예에서, 수용 매체는 아크릴, 알루미늄, 양극산화된 알루미늄, 경질 양극산화된 알루미늄, 유리 및 강화 유리로 이루어진 군으로부터 선택되는 재료를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 제1 에칭 레지스트를 침착시키는 단계는 제1 에칭 레지스트를 스크린 인쇄하는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 태양 전지 상에 제1 에칭 레지스트를 형성하기 위한 방법은, 임의의 적용가능한 태양 전지 제작 인쇄, 마스킹, 또는 후속적으로 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역을 갖는 태양 전지를 제공하는 적용가능한 공정을 위해 본 명세서에서 한정된 바와 같이 채용된다.
도 14를 참조하면, 태양 전지를 제1 위치로부터 제2 위치로 이송하는 방법에 대한 플로우차트가 도시되어 있다. 전술된 바와 같이, 제1 작업(321)은 정상 작동 동안에 태양에 대면하는 전면, 전면이 반대편에 있는 배면, 태양 전지의 전면 상의 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역을 갖는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 작업(322)은 태양 전지의 전면 상에 제1 보호 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있는데, 여기서 제1 보호 층은 픽-앤-플레이스 작동 동안에 태양 전지의 전면 상의 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역에 대한 손상을 방지한다. 제3 작업(323)은 접촉 이송 도구를 사용하여 제1 수용 매체 상의 제1 위치로부터 태양 전지를 집는 단계를 포함할 수 있는데, 여기서 접촉 이송 도구의 저부 표면이 태양 전지의 전면과 접촉한다. 마지막 작업(324)은 접촉 이송 도구를 사용하여 제2 수용 매체 상의 제2 위치 상에 태양 전지를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 보호 층을 형성하는 단계는 태양 전지의 전면 상에 제2 에칭 레지스트를 침착시키는 단계, 및 제2 에칭 레지스트를 경화시켜 태양 전지의 전면 상에 제1 보호 층을 형성하는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 제2 에칭 레지스트는 태양 전지의 제작에서 흔히 사용되는 임의의 에칭 레지스트이다. 또 다른 실시예에서, 제2 에칭 레지스트를 침착시키는 단계는 제2 에칭 레지스트를 스크린 인쇄하는 단계를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 제2 에칭 레지스트를 경화시키는 단계는 제2 에칭 레지스트를 광경화시키는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 제1 보호 층을 형성하는 단계는 태양 전지의 전면 상에 제1 유전체 층을 형성하는 단계를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 제1 유전체 층을 형성하는 단계는 태양 전지의 제작에서 흔히 사용되는 반사방지 층을 침착시키는 단계를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 제1 유전체 층을 형성하는 단계는 태양 전지의 전면 상에 질화규소(SiN)를 침착시키는 단계를 포함한다. 일 실시예에서, 제1 유전체 층을 형성하는 단계는 100 내지 3000Å의 범위 내의 두께를 갖는 질화규소(SiN)를 침착시키는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 약하게 도핑된 확산 영역은 1×1019 cm-3 미만의 도핑 농도를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 약하게 도핑된 확산 영역은 1×1017 내지 1×1019 cm-3의 범위 내의 도핑 농도를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 약하게 도핑된 확산 영역은 규소 기판 내로 1 마이크로미터 미만으로 연장된다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 수용 매체들은 척, 팔레트, 지그, 동형, 장착부 및 컨베이어로 이루어진 군으로부터 선택되는 수용 매체를 포함한다. 다른 실시예에서, 제1 위치로부터 제2 위치로 태양 전지를 이송하기 위한 방법은, 후속적으로 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역을 갖는 태양 전지를 제공하는, 임의의 적용가능한 태양 전지 제작, 운반 또는 이송 공정을 위해 본 명세서에 한정된 바와 같이 채용된다.
도 15는 제1 위치로부터 제2 위치로 태양 전지를 이송하는 다른 방법에 대한 플로우차트를 도시한다. 전술된 바와 같이, 제1 작업(331)은 정상 작동 동안에 태양에 대면하는 전면, 전면이 반대편에 있는 배면, 태양 전지의 전면 상의 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역을 갖는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 작업(332)은 접촉 이송 도구를 사용하여 제1 수용 매체 상의 제1 위치로부터 태양 전지를 집는 단계를 포함할 수 있는데, 여기서 접촉 이송 도구의 저부 표면이 태양 전지의 전면과 접촉한다. 그리고 마지막 작업(313)은 접촉 이송 도구를 사용하여 제2 수용 매체 상의 제2 위치 상에 태양 전지를 배치하는 단계를 포함할 수 있는데, 여기서 접촉 이송 도구의 저부 표면은 픽-앤-플레이스 작동 동안에 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역에 대한 손상을 방지한다. 일 실시예에서, 약하게 도핑된 확산 영역은 1×1019 cm-3 미만의 도핑 농도를 갖는다. 다른 실시예에서, 약하게 도핑된 확산 영역은 1×1017 내지 1×1019 cm-3의 범위 내의 도핑 농도를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 약하게 도핑된 확산 영역은 1×1017 내지 1×1019 cm-3의 범위 내의 도핑 농도를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 수용 매체는 5 내지 10의 범위 내의 모스 경도를 갖는 재료를 포함한다. 일 실시예에서, 수용 매체의 상부 표면은 1 내지 50,000회 사용 후에 인쇄 동안에서의 텍스처-형성된 영역에 대한 손상을 방지한다. 다른 실시예에서, 수용 매체의 상부 표면은 1 내지 50,000회 사용 후에 일정한 평면성을 유지한다. 또 다른 실시예에서, 수용 매체는 아크릴, 알루미늄, 양극산화된 알루미늄, 경질 양극산화된 알루미늄, 유리 및 강화 유리로 이루어진 군으로부터 선택되는 재료를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 수용 매체는 척, 팔레트, 지그, 동형, 장착부 및 컨베이어로 이루어진 군으로부터 선택되는 수용 매체를 포함한다. 일 실시예에서, 제1 위치로부터 제2 위치로 태양 전지를 이송하기 위한 방법은, 후속적으로 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역을 갖는 태양 전지를 제공하는, 임의의 적용가능한 태양 전지 제작, 운반 또는 이송 공정을 위해 본 명세서에 한정된 바와 같이 채용된다.
도 16을 참조하면, 태양 전지를 제조하는 방법에 대한 플로우차트가 도시되어 있다. 전술된 바와 같이, 제1 작업(341)은 정상 작동 동안에 태양에 대면하는 전면 및 전면의 반대편에 있는 배면을 갖는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 작업(342)은 태양 전지의 규소 기판 상에 도핑된 영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제3 작업(343)은 규소 기판 상에 텍스처-형성된 영역을 에칭하는 단계를 포함할 수 있다. 제4 작업은 규소 기판 상에 약하게 도핑된 확산 영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있는데, 여기서 약하게 도핑된 영역은 규소 기판 상의 텍스처-형성된 영역과 동일한 면 상에 형성된다. 제5 작업(345)은 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역 위에 제1 보호 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있는데, 여기서 제1 보호 층은 제조 동안에 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역에 대한 손상을 방지한다. 제6 작업(346)은 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역과 도핑된 영역 위에 유전체 층을 침착시키는 단계를 포함할 수 있다. 제7 작업은 유전체 층을 통해 복수의 접촉 개구들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 마지막 작업(318)은 접촉 개구들을 통해 도핑된 영역에 전기적으로 결합되는 제1 금속 격자 및 제1 금속 격자에 전기적으로 결합되는 제2 금속 격자를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 보호 층을 형성하는 단계는 제1 에칭 레지스트를 형성하기 전에 태양 전지의 전면 상에 제2 에칭 레지스트를 침착시키는 단계, 및 제2 에칭 레지스트를 경화시켜 태양 전지의 전면 상에 제1 보호 층을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 일 실시예에서, 제2 에칭 레지스트는 태양 전지의 제조 또는 제작에서 사용되는 임의의 표준 에칭 레지스트이다.
도 17은 태양 전지를 제조하는 다른 방법에 대한 플로우차트를 도시한다. 전술된 바와 같이, 제1 작업(351)은 정상 작동 동안에 태양에 대면하는 전면 및 전면의 반대편에 있는 배면을 갖는 태양 전지를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 작업(352)은 태양 전지의 규소 기판 상에 도핑된 영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제3 작업(353)은 규소 기판 상에 텍스처-형성된 영역을 에칭하는 단계를 포함할 수 있다. 제4 작업(354)은 규소 기판 상에 약하게 도핑된 확산 영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있는데, 여기서 약하게 도핑된 영역은 규소 기판 상의 텍스처-형성된 영역과 동일한 면 상에 형성된다. 제5 작업(355)은 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역 위에 제1 유전체 층을 침착시키는 단계를 포함할 수 있는데, 여기서 제1 유전체 층이 제조 동안에 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역에 대한 손상을 방지한다. 제6 작업(356)은 도핑된 영역 위에 제2 유전체 층을 침착시키는 단계를 포함할 수 있다. 제7 작업(357)은 제2 유전체 층을 통해 복수의 접촉 개구들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 마지막 작업(358)은 접촉 개구들을 통해 도핑된 영역에 전기적으로 결합되는 제1 금속 격자 및 제1 금속 격자에 전기적으로 결합되는 제2 금속 격자를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제1 유전체 층을 형성하는 단계는 태양 전지의 배면 상에 100 내지 3000Å의 범위 내의 두께를 갖는 질화규소(SiN)를 침착시키는 단계를 포함한다.
전술한 상세한 설명에서 적어도 하나의 예시적인 실시예가 제시되었지만, 매우 많은 수의 변형예가 존재한다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 본 명세서에 기술된 예시적인 실시예 또는 실시예들이 청구된 발명 요지의 범주, 적용가능성, 또는 구성을 어떠한 방식으로도 제한하도록 의도되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 오히려, 전술한 상세한 설명은 기술된 실시예 또는 실시예들을 구현하기 위한 편리한 지침을 당업자에게 제공할 것이다. 본 특허 출원의 출원 시점에 공지된 등가물 및 예측가능한 등가물을 포함하는, 청구범위에 의해 한정되는 범주를 벗어나지 않고서 요소들의 기능 및 배열에 다양한 변경이 행해질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
Claims (20)
- 정상 작동 동안에 태양에 대면하는 전면 및 전면의 반대편에 있는 배면을 갖는 태양 전지 상에 제1 에칭 레지스트를 형성하는 방법으로서,
수용 매체(receiving medium)의 상부 표면 상에 태양 전지의 전면이 배치되는 상태로, 수용 매체 상에 태양 전지를 배치하는 단계 - 태양 전지는 전면 상에 텍스처-형성된 영역(texturized region) 및 약하게 도핑된 확산 영역(lightly doped diffusion region)을 포함하고, 수용 매체의 상부 표면은 최대 50 마이크로미터의 평면성을 갖고 1 내지 50,000회 사용 후에 일정한 평면성을 유지함 -;
접촉 인쇄 방법을 사용하여 태양 전지의 배면 상에 제1 에칭 레지스트를 침착시키는 단계 - 수용 매체의 상부 표면은 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역에 대한 손상을 방지함 -;
수용 매체로부터 태양 전지를 제거하는 단계; 및
제1 에칭 레지스트를 경화시키는 단계를 포함하는, 방법. - 정상 작동 동안에 태양에 대면하는 전면 및 전면의 반대편에 있는 배면을 갖는 태양 전지 상에 도금 레지스트(plating resist)를 형성하는 방법으로서,
5 내지 10의 범위 내의 모스 경도(mohs hardness)를 갖는 재료를 포함하는 수용 매체의 상부 표면 상에 태양 전지의 전면이 배치되는 상태로, 수용 매체 상에 태양 전지를 배치하는 단계 - 태양 전지는 전면 상에 1×1019 cm-3 미만의 도핑 농도를 갖는 약하게 도핑된 확산 영역 및 텍스처-형성된 영역을 포함하고, 수용 매체의 상부 표면은 최대 50 마이크로미터의 평면성을 갖고 1 내지 50,000회 사용 후에 일정한 평면성을 유지함 -;
접촉 인쇄 방법을 사용하여 태양 전지의 배면 상에 도금 레지스트를 침착시키는 단계 - 수용 매체의 상부 표면은 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역에 대한 손상을 방지함 -;
수용 매체로부터 태양 전지를 제거하는 단계; 및
도금 레지스트를 광경화(photo-curing)시키는 단계를 포함하는, 방법. - 정상 작동 동안에 태양에 대면하는 전면 및 전면의 반대편에 있는 배면을 갖는 태양 전지 상에 제1 에칭 레지스트를 형성하는 방법으로서,
전면 상에 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역을 포함하는 태양 전지의 전면 상에 제1 보호 층을 형성하는 단계;
태양 전지의 전면이 수용 매체의 상부 표면 상에 배치되는 상태로, 수용 매체 상에 태양 전지를 배치하는 단계 - 수용 매체의 상부 표면은 최대 50 마이크로미터의 평면성을 갖고 1 내지 50,000회 사용 후에 일정한 평면성을 유지함 -;
접촉 인쇄 방법을 사용하여 태양 전지의 배면 상에 제1 에칭 레지스트를 침착시키는 단계 - 제1 보호 층은 인쇄 공정 동안에서의 태양 전지의 전면 상의 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역에 대한 손상을 방지함 -;
수용 매체로부터 태양 전지를 제거하는 단계; 및
제1 에칭 레지스트를 경화시키는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 약하게 도핑된 확산 영역은 1×1019 cm-3 미만의 도핑 농도를 갖는, 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 약하게 도핑된 확산 영역은 1×1017 내지 1×1019 cm-3의 범위 내의 도핑 농도를 갖는, 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 약하게 도핑된 확산 영역은 규소 기판 내로 1 마이크로미터 미만으로 연장되는, 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 수용 매체는 5 내지 10의 범위 내의 모스 경도를 갖는 재료를 포함하는, 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 수용 매체의 상부 표면은 1 내지 50,000회 사용 후에 인쇄 동안에서의 텍스처-형성된 영역 및 약하게 도핑된 확산 영역에 대한 손상을 방지하는, 방법.
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- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 수용 매체는 아크릴, 알루미늄, 양극산화된(anodized) 알루미늄, 경질 양극산화된 알루미늄, 유리, 및 강화 유리(tempered glass)로 이루어진 군으로부터 선택되는 재료를 포함하는, 방법.
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