KR102254528B1 - Solarcell electrode structure comprising insulator layer and method of forming thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 절연막을 가지는 태양전지의 전극 접촉 구조에 관한 것이고, 절연막을 가지는 태양전지의 전극 접촉 구조를 형성하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 태양전지의 반사방지 또는 소자 보호 및 고효율 달성을 위해 형성한 절연막을 절연파괴 전압을 이용하여 선택적으로 투과시켜 접촉전극을 형성하는 방법으로 적은 에너지만으로 전극의 접촉특성을 얻을 수 있다.The present invention relates to an electrode contact structure of a solar cell having an insulating film, and to a method of forming the electrode contact structure of a solar cell having an insulating film.
The present invention is a method of forming a contact electrode by selectively transmitting an insulating film formed to prevent reflection of a solar cell or to protect a device and achieve high efficiency by using an insulation breakdown voltage, so that contact characteristics of the electrode can be obtained with little energy.
Description
본 발명은 절연막을 가지는 태양전지의 전극 접촉 구조에 관한 것이고, 절연막을 가지는 태양전지의 전극 접촉 구조를 형성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode contact structure of a solar cell having an insulating film, and to a method of forming the electrode contact structure of a solar cell having an insulating film.
일반적인 태양전지의 전극 형성공정은 700℃ 이상의 높은 에너지를 필요로 하는 고온공정에서 전극 재료에 포함된 첨가물인 Glass frit을 통해 순간적인 열처리를 통하여 절연막(SiNX or TiO2 or SiO2 등)과 함께 녹으며 전극 접촉이 형성된다. In general solar cell electrode formation process, in a high-temperature process that requires high energy of 700℃ or higher, through instant heat treatment through glass frit, an additive included in the electrode material, together with an insulating film (SiN X or TiO 2 or SiO 2, etc.) It melts and an electrode contact is formed.
이러한 과정에서 문제점은 700℃ 이상의 높은 열을 유지하기 위한 과도한 에너지 소비가 있다는 점이 있고, 또한 반도체 및 태양전지가 고온에 노출될 경우 열적 데미지에 의한 태양전지의 반송자 수명저하가 보고되고 있다는 점이다. The problem in this process is that there is excessive energy consumption to maintain high heat of 700℃ or higher, and when semiconductors and solar cells are exposed to high temperatures, a reduction in the carrier life of the solar cell due to thermal damage has been reported. .
또한 고효율 태양전지 제작을 위해서는 고면저항의 에미터 구조를 사용하여야 하나 고온공정에서의 전극접촉은 고면저항 에미터에서 누설전류를 발생시켜 비교적 공정이 복잡하고 제조비용이 증가되는 선택적 에미터 구조가 사용되어야 한다.In addition, in order to manufacture a high-efficiency solar cell, an emitter structure with high sheet resistance should be used, but the electrode contact in a high-temperature process generates a leakage current in the high sheet resistance emitter, which makes the process relatively complex and increases the manufacturing cost. It should be.
전극재료에 포함된 Glass frit 등의 절연형 첨가물에 의한 금속전극의 저항 손실이 보고되고 있으며, 저항손실 증가에 의한 그림자 손실을 최소화하는 미세 선폭의 전극형성 방법에 장애로 작용될 수 있다.Resistance loss of the metal electrode due to insulating additives such as glass frit included in the electrode material has been reported, and it may act as an obstacle to the method of forming a fine line width electrode that minimizes shadow loss due to an increase in resistance loss.
또한, HIT 및 박막 태양전지 등 200℃ 이하의 공정온도에서 제작되는 태양전지에서는 그 이상의 공정온도를 적용할 경우 소자 특성이 파괴되는 문제가 있어, 이로 인해 태양전지의 고효율 달성을 위한 외부 절연막인 반사방지 또는 소자 보호 막을 사용하지 못하는 제약이 있다.In addition, in solar cells manufactured at a process temperature of 200℃ or lower, such as HIT and thin film solar cells, there is a problem that the device characteristics are destroyed when a higher process temperature is applied. This causes reflection, which is an external insulating film for achieving high efficiency of the solar cell. There is a limitation in that the prevention or device protection film cannot be used.
본 발명은 태양전지의 내구성 향상 및 효율 개선을 위해 반사방지 또는 소자 보호 및 고효율 달성을 위한 절연막을 사용하면서 상온에서의 적은 에너지만으로도 전극의 충분한 접촉특성을 확보하여 기존 문제의 한계를 극복하고자 한다.The present invention seeks to overcome the limitations of the existing problems by securing sufficient contact characteristics of electrodes with only a small amount of energy at room temperature while using an insulating film for preventing reflection or device protection and achieving high efficiency in order to improve durability and efficiency of a solar cell.
본 발명의 일 실시예에 따른 절연막을 가지는 태양전지의 전극 접촉 구조의 형성 방법은, 제 1 도전성 타입으로 이루어진 반도체 기판을 준비하는 단계; 상기 반도체 기판 상에 위치하고 상기 제 1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입으로 이루어진 에미터층을 형성하는 단계; 상기 에미터층 상에 위치하는 절연막을 형성하는 단계; 및 상기 절연막 상에 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 전극과 상기 에미터층 사이에 전기적 에너지를 인가하여 상기 절연막의 절연 파괴를 유도시켜 전도성 필라멘트를 형성함으로써 전극 접촉을 이루는 것을 특징으로 한다.A method of forming an electrode contact structure of a solar cell having an insulating film according to an embodiment of the present invention includes: preparing a semiconductor substrate having a first conductivity type; Forming an emitter layer on the semiconductor substrate and formed of a second conductivity type opposite to the first conductivity type; Forming an insulating layer on the emitter layer; And forming an electrode on the insulating layer, wherein electrical energy is applied between the electrode and the emitter layer to induce dielectric breakdown of the insulating layer to form a conductive filament to make electrode contact.
상기 전극과 상기 에미터층 사이에 전기적 에너지를 인가하여 상기 절연막의 절연 파괴를 유도시켜 전도성 필라멘트를 형성함으로써 전극 접촉을 이루는 것은, 상기 절연막 상에 상기 전극이 형성되는 길이 방향을 따라 도트 전극을 인쇄하는 단계; 상기 도트 전극을 인쇄하면서 상기 도트 전극과 상기 에미터층 사이에 전기적 에너지를 인가하는 단계; 및 상기 도트 전극과 상기 에미터층 사이의 상기 절연막 내부에 전도성 필라멘트가 형성되는 단계를 포함한다.Applying electrical energy between the electrode and the emitter layer to induce insulation breakdown of the insulating film to form a conductive filament to make electrode contact, by printing a dot electrode along the length direction in which the electrode is formed on the insulating film. step; Applying electrical energy between the dot electrode and the emitter layer while printing the dot electrode; And forming a conductive filament in the insulating film between the dot electrode and the emitter layer.
상기 도트 전극을 인쇄하는 단계는, 롤투롤 방식, 잉크젯 방식 또는 스크린 프린팅 방식으로 수행된다.The step of printing the dot electrode is performed by a roll-to-roll method, an inkjet method, or a screen printing method.
상기 전도성 필라멘트가 형성되는 단계 이후, 상기 도트 전극들 간의 연결을 위한 라인 전극을 인쇄하여 라인 전극을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.After the step of forming the conductive filament, the step of forming a line electrode by printing a line electrode for connection between the dot electrodes is further included.
상기 전기적 에너지는 펄스 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.The electrical energy is characterized by applying a pulse voltage.
본 발명의 일 실시예에 따른 절연막을 가지는 태양전지의 전극 접촉 구조는, 제 1 도전성 타입으로 이루어진 반도체 기판; 상기 반도체 기판 상에 위치하고 상기 제 1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입으로 이루어진 에미터층; 상기 에미터층 상에 위치하는 절연막; 및 상기 절연막 상에 전극을 포함하고, 상기 전극과 상기 에미터층 사이에 전기적 에너지의 인가에 의해 상기 절연막의 절연 파괴를 유도시켜 전도성 필라멘트를 형성함으로써 전극 접촉을 이루는 것을 특징으로 한다.An electrode contact structure of a solar cell having an insulating film according to an embodiment of the present invention includes: a semiconductor substrate having a first conductivity type; An emitter layer on the semiconductor substrate and formed of a second conductivity type opposite to the first conductivity type; An insulating layer on the emitter layer; And an electrode on the insulating layer, and inducing dielectric breakdown of the insulating layer by application of electrical energy between the electrode and the emitter layer to form a conductive filament, thereby making contact with the electrode.
상기 전극과 상기 에미터층 사이에 전기적 에너지의 인가에 의해 상기 절연막의 절연 파괴를 유도시켜 전도성 필라멘트를 형성함으로써 전극 접촉을 이루는 것은, 상기 절연막 상에 상기 전극이 형성되는 길이 방향을 따라 도트 전극을 인쇄하는 단계; 상기 도트 전극을 인쇄하면서 상기 도트 전극과 상기 에미터층 사이에 전기적 에너지를 인가하는 단계; 및 상기 도트 전극과 상기 에미터층 사이의 상기 절연막 내부에 전도성 필라멘트가 형성되는 단계를 포함한다.Inducing dielectric breakdown of the insulating film by application of electrical energy between the electrode and the emitter layer to form a conductive filament to make electrode contact, printing a dot electrode along the length direction in which the electrode is formed on the insulating film The step of doing; Applying electrical energy between the dot electrode and the emitter layer while printing the dot electrode; And forming a conductive filament in the insulating film between the dot electrode and the emitter layer.
상기 전도성 필라멘트가 형성되는 단계 이후, 상기 도트 전극들 간의 연결을 위한 라인 전극을 인쇄하여 라인 전극을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.After the step of forming the conductive filament, the step of forming a line electrode by printing a line electrode for connection between the dot electrodes is further included.
본 발명은 태양전지의 반사방지 또는 소자 보호 및 고효율 달성을 위해 형성한 절연막을 절연파괴 전압을 이용하여 선택적으로 투과시켜 접촉 전극을 형성하는 방법으로 적은 에너지만으로 전극의 접촉특성을 얻을 수 있다. The present invention is a method of forming a contact electrode by selectively transmitting an insulating film formed to prevent reflection of a solar cell or to protect a device and achieve high efficiency by using an insulation breakdown voltage, so that contact characteristics of the electrode can be obtained with little energy.
이를 통해 기존 고온의 높은 에너지 소비를 절감할 수 있으며, 고효율을 위한 고면저항 에미터 구조에 선택적 에미터 구조를 적용하지 않더라도 접촉특성을 형성할 수 있어 고효율을 위한 공정을 간소화하며 비용을 절감할 수 있다. Through this, it is possible to reduce the high energy consumption of the existing high temperature, and to form a contact characteristic even if the selective emitter structure is not applied to the high sheet resistance emitter structure for high efficiency, the process for high efficiency can be simplified and the cost can be reduced. have.
또한 절연막을 이용할 수 없는 저온공정의 태양전지 구조에서도 절연막을 이용할 수 있어 태양전지의 내구성 향상 및 효율 향상에 대한 효과를 얻을 수 있다.In addition, since the insulating film can be used in a solar cell structure of a low-temperature process in which the insulating film is not available, the effect of improving the durability and efficiency of the solar cell can be obtained.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연막을 가지는 태양전지의 전극 접촉 구조의 형성 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명에서 절연막의 절연 파괴를 유도시켜 전도성 필라멘트를 형성함으로써 전극 접촉을 이루는 방법의 순서도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 전도성 필라멘트가 형성된 모습을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 도트 전극을 형성하고 전도성 필라멘트를 형성하는 모습을 도시한다.
도 5는 도 4와 같이 도트 전극을 형성하고 전도성 필라멘트를 형성한 이후 라인 형태의 전극을 최종적으로 만든 모습을 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다. 1 is a flowchart of a method of forming an electrode contact structure of a solar cell having an insulating film according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a flow chart of a method of making electrode contact by inducing dielectric breakdown of an insulating film to form a conductive filament in the present invention.
3 shows a state in which a conductive filament is formed according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a state in which a dot electrode is formed and a conductive filament is formed according to an embodiment of the present invention.
5 shows a state in which a line-shaped electrode is finally formed after forming a dot electrode and forming a conductive filament as shown in FIG. 4.
Various embodiments are now described with reference to the drawings, in which like reference numbers are used to indicate like elements throughout the drawings. In this specification for purposes of explanation, various descriptions are presented to provide an understanding of the invention. However, it is clear that these embodiments may be practiced without this specific description. In other examples, well-known structures and devices are presented in block diagram form to facilitate description of the embodiments.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present invention, various modifications may be made and various forms may be applied, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific form disclosed, it should be understood to include all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals have been used for similar elements.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features or steps. It is to be understood that it does not preclude the possibility of addition or presence of, operations, components, parts, or combinations thereof.
본 발명은 태양전지의 반사방지 또는 소자 보호 및 고효율 달성을 위해 형성한 절연막을 절연파괴 전압을 이용하여 선택적으로 투과시켜 접촉전극을 형성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a contact electrode by selectively transmitting an insulating film formed to prevent reflection of a solar cell or to protect a device and achieve high efficiency by using an insulation breakdown voltage.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절연막을 가지는 태양전지의 전극 접촉 구조의 형성 방법의 순서도이다.1 is a flowchart of a method of forming an electrode contact structure of a solar cell having an insulating film according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 절연막을 가지는 태양전지의 전극 접촉 구조의 형성 방법은, 제 1 도전성 타입으로 이루어진 반도체 기판을 준비하는 단계(S 110); 상기 반도체 기판 상에 위치하고 상기 제 1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입으로 이루어진 에미터층을 형성하는 단계(S 120); 상기 에미터층 상에 위치하는 절연막을 형성하는 단계(S 130); 및 상기 절연막 상에 전극을 형성하는 단계(S 140)를 포함한다.A method of forming an electrode contact structure of a solar cell having an insulating film according to an embodiment of the present invention includes: preparing a semiconductor substrate of a first conductivity type (S 110); Forming an emitter layer formed on the semiconductor substrate and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type (S 120 ); Forming an insulating layer on the emitter layer (S 130); And forming an electrode on the insulating layer (S140).
S 110 단계에서는 제 1 도전성 타입으로 이루어진 반도체 기판을 준비한다.In step S110, a semiconductor substrate of the first conductivity type is prepared.
기판은 실리콘 기판으로 이루어지는 것이 일반적이며, 실리콘 기판은 결정질 실리콘 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 실리콘 기판으로는 단결정 또는 다결정 실리콘 웨이퍼가 사용될 수 있다. 그리고 실리콘 기판은 PN 접합을 형성하기 위해, n-형 반도체 특성 및 p-형 반도체 특성 중 하나의 특성(제 1 도전성 타입)을 갖는 실리콘 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 실리콘 기판이 n-형 반도체 특성을 갖는 경우, 실리콘 기판에는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같은 5가 원소가 도핑될 수 있고, 실리콘 기판이 p-형 반도체 특성을 갖는 경우, 실리콘 기판에는 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소가 도핑될 수 있다. 한편, 실리콘 기판의 전면(front surface) 및 후면(back surface)은 광효율을 향상시키기 위하여 텍스처링(texturing)될 수도 있다.The substrate is generally made of a silicon substrate, and the silicon substrate may be made of a crystalline silicon material. For example, a single crystal or polycrystalline silicon wafer may be used as the silicon substrate. In addition, in order to form a PN junction, the silicon substrate may be formed of a silicon material having one of an n-type semiconductor characteristic and a p-type semiconductor characteristic (first conductivity type). For example, when the silicon substrate has n-type semiconductor properties, the silicon substrate may be doped with a pentavalent element such as phosphorus (P), arsenic (As), and antimony (Sb), and the silicon substrate is p-type. In the case of semiconductor properties, a trivalent element such as boron (B), gallium (Ga), indium (In), or the like may be doped into the silicon substrate. Meanwhile, the front surface and the back surface of the silicon substrate may be textured to improve light efficiency.
S 120 단계에서는 반도체 기판 상에 위치하고 1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입으로 이루어진 에미터층을 형성한다. 에미터층은 단결정 또는 다결정 실리콘 재질로 형성될 수 있다. In step S120, an emitter layer formed of a second conductivity type opposite to the first conductivity type is formed on the semiconductor substrate. The emitter layer may be formed of a single crystal or polycrystalline silicon material.
한편, PN 접합을 형성하기 위해, 에미터층은 실리콘 기판과 반대되는 반도체 특성(제 2 도전성 타입)을 가질 수 있다. 예를 들면, 실리콘 기판이 n-형 반도체 특성을 갖는 경우, 에미터층은 p-형 반도체 특성을 가질 수 있고, 실리콘 기판이 p-형 반도체 특성을 갖는 경우, 에미터층은 n-형 반도체 특성을 가질 수 있다. 에미터층이 n-형 반도체 특성을 갖는 경우, 에미터층에는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같은 5가 원소가 도핑될 수 있고, 에미터층이 p-형 반도체 특성을 갖는 경우, 에미터층에는 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소가 도핑될 수 있다.Meanwhile, in order to form a PN junction, the emitter layer may have semiconductor characteristics (second conductivity type) opposite to that of the silicon substrate. For example, when the silicon substrate has n-type semiconductor properties, the emitter layer may have p-type semiconductor properties, and when the silicon substrate has p-type semiconductor properties, the emitter layer has n-type semiconductor properties. I can have it. When the emitter layer has n-type semiconductor properties, the emitter layer may be doped with a pentavalent element such as phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), and the like, and the emitter layer has p-type semiconductor properties. In this case, the emitter layer may be doped with a trivalent element such as boron (B), gallium (Ga), or indium (In).
S 130 단계에서는 에미터층 상에 위치하는 절연막을 형성한다.In step S130, an insulating film positioned on the emitter layer is formed.
절연막은 반사 방지, 소자 보호, 고효율 달성을 위한 것으로서, 반사 방지 또는 패시베이션 역할을 한다. 이러한 절연막은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 수소화된 실리콘 질화물(SiNx:H), 알루미늄 산화물(AlOx), 실리콘 산화질화물(SiON) 또는 수소화된 실리콘 산화질화물(SiON:H)과 같은 유전체 재질로 형성될 수도 있다.The insulating film is for anti-reflection, device protection, and high efficiency, and serves as anti-reflection or passivation. These insulating films are silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), hydrogenated silicon nitride (SiNx:H), aluminum oxide (AlOx), silicon oxynitride (SiON), or hydrogenated silicon oxynitride (SiON:H). It may be formed of a dielectric material.
S 140 단계에서는 절연막 상에 전극을 형성한다. 전극은 일 방향으로 연장된 복수의 막대 형태의 전극들을 포함할 수 있다. 금속 전극은 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In), 티타늄(Ti), 금(Au) 등과 같은 도전성 금속으로 형성될 수 있다. In step S140, an electrode is formed on the insulating film. The electrode may include a plurality of rod-shaped electrodes extending in one direction. The metal electrode may be formed of a conductive metal such as silver (Ag), copper (Cu), nickel (Ni), tin (Sn), zinc (Zn), indium (In), titanium (Ti), gold (Au), etc. have.
본 발명에서는 전극과 에미터층 사이에 전기적 에너지를 인가하여 절연막의 절연 파괴를 유도시켜 전도성 필라멘트를 형성함으로써 전극 접촉을 이루게 되는 것이 특징이다. 전극과 에미터층 사이에 펄스 전압을 인가함으로써 절연막의 절연 파괴가 발생되고, 절연 파괴에 의해 절연층 내부에 전도성 필라멘트가 형성되게 되며, 이에 의해 전극 접촉이 이루어지는 것이다.In the present invention, electrical energy is applied between the electrode and the emitter layer to induce dielectric breakdown of the insulating film to form a conductive filament, thereby making contact with the electrode. By applying a pulse voltage between the electrode and the emitter layer, insulation breakdown of the insulation layer occurs, and conductive filaments are formed inside the insulation layer by insulation breakdown, thereby making contact with the electrode.
도 3에서 보는 것처럼, 에미터층과 전극 사이에 펄스 전압을 인가하고, 이에 의해 전도성 필라멘트가 형성됨을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 3, it can be seen that a pulse voltage is applied between the emitter layer and the electrode, thereby forming a conductive filament.
또한, 이러한 전도성 필라멘트에 의한 전극 접촉의 신뢰성을 높이기 위해서는 막대 형태의 전극의 길이 방향을 따라서 그 아래에 복수개의 전도성 필라멘트가 형성되도록 하는 것이 필요하다. 복수개의 전도성 필라멘트가 형성됨으로써 전극 접촉의 신뢰도가 더욱 향상된다.In addition, in order to increase the reliability of contact with the electrode by such a conductive filament, it is necessary to form a plurality of conductive filaments under the rod-shaped electrode along the longitudinal direction thereof. By forming a plurality of conductive filaments, the reliability of electrode contact is further improved.
이러한 복수개의 전도성 필라멘트를 형성하기 위해서, 전극과 에미터층 사이에 전기적 에너지를 인가하여 절연막의 절연 파괴를 유도시켜 전도성 필라멘트를 형성함으로써 전극 접촉을 이루는 방법은 도 2의 순서도와 같이 진행되는 것이 바람직하다. 도 2는 본 발명에서 절연막의 절연 파괴를 유도시켜 전도성 필라멘트를 형성함으로써 전극 접촉을 이루는 방법의 순서도를 도시한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 도트 전극을 형성하고 전도성 필라멘트를 형성하는 모습을 도시한다. 도 5는 도 4와 같이 도트 전극을 형성하고 전도성 필라멘트를 형성한 이후 라인 형태의 전극을 최종적으로 만든 모습을 도시한다.In order to form such a plurality of conductive filaments, the method of forming a conductive filament by applying electrical energy between the electrode and the emitter layer to induce dielectric breakdown of the insulating film to form a conductive filament is preferably proceeded as in the flowchart of FIG. . FIG. 2 shows a flow chart of a method of making electrode contact by inducing dielectric breakdown of an insulating film to form a conductive filament in the present invention. 4 is a diagram illustrating a dot electrode and a conductive filament according to an embodiment of the present invention. 5 shows a state in which a line-shaped electrode is finally formed after forming a dot electrode and forming a conductive filament as shown in FIG. 4.
도 2에서 도시된 것처럼, 본 발명에서 절연막의 절연 파괴를 유도시켜 전도성 필라멘트를 형성함으로써 전극 접촉을 이루는 방법은, 상기 절연막 상에 상기 전극이 형성되는 길이 방향을 따라 도트 전극을 인쇄하는 단계(S 210); 상기 도트 전극을 인쇄하면서 상기 도트 전극과 상기 에미터층 사이에 전기적 에너지를 인가하는 단계(S 220); 및 상기 도트 전극과 상기 에미터층 사이의 상기 절연막 내부에 전도성 필라멘트가 형성되는 단계(S 230)를 포함한다.As shown in FIG. 2, in the present invention, the method of forming a conductive filament by inducing dielectric breakdown of the insulating film to make contact with the electrode comprises: printing a dot electrode along the length direction in which the electrode is formed on the insulating film (S 210); Applying electrical energy between the dot electrode and the emitter layer while printing the dot electrode (S220); And forming a conductive filament in the insulating film between the dot electrode and the emitter layer (S230).
S 210 단계에서는 절연막 상에 상기 전극이 형성되는 길이 방향을 따라 도트 전극을 인쇄한다. 도 4에서 도시된 것처럼, 막대 형태(라인 형태)의 전극을 형성하기 이전에 미리 도트 전극을 막대의 길이 방향을 따라서 형성한다. 이러한 도트 전극을 인쇄하는 단계는 롤투롤 방식, 잉크젯 방식 또는 스크린 프린팅 방식으로 수행된다.In step S210, dot electrodes are printed along the length direction in which the electrodes are formed on the insulating layer. As shown in FIG. 4, before forming a rod-shaped (line-shaped) electrode, a dot electrode is formed along the length direction of the rod in advance. The step of printing the dot electrode is performed by a roll-to-roll method, an inkjet method, or a screen printing method.
S 220 단계에서는 도트 전극을 인쇄하면서 도트 전극과 에미터층 사이에 전기적 에너지를 인가한다. 전기적 에너지는 펄스 형태의 전압이 인가된다. In step S220, while printing the dot electrode, electrical energy is applied between the dot electrode and the emitter layer. Electrical energy is applied with a voltage in the form of a pulse.
S 230 단계에서는 도트 전극과 에미터층 사이의 상기 절연막 내부에 전도성 필라멘트가 형성된다. 도트 전극과 해당 도트 전극에 대응되는 에미터층의 접촉점 사이에서 양 전극 단에 순간적인 펄스 전압을 인가하여 절연 파괴가 유도되고, 이에 의해 전도성 필라멘트가 형성되어 전극 접촉이 이루어진다.In step S230, a conductive filament is formed in the insulating film between the dot electrode and the emitter layer. Insulation breakdown is induced by applying an instantaneous pulse voltage to both electrode ends between the dot electrode and the contact point of the emitter layer corresponding to the dot electrode, thereby forming a conductive filament to make contact with the electrode.
추가적으로, 전도성 필라멘트가 형성되는 단계 이후, S 240 단계에서는 도트 전극들 간의 연결을 위한 라인 전극을 인쇄하여 라인 전극을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 라인 전극을 한번 더 인쇄한 이후 건조로에서 경화시켜 완성하게 된다.Additionally, after the step of forming the conductive filament,
위에서 설명한 방법에 따라 절연막을 가지는 태양전지의 전극 접촉 구조가 형성되게 된다.According to the method described above, an electrode contact structure of a solar cell having an insulating film is formed.
본 발명의 일 실시예에 따른 절연막을 가지는 태양전지의 전극 접촉 구조는, 제 1 도전성 타입으로 이루어진 반도체 기판; 상기 반도체 기판 상에 위치하고 상기 제 1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입으로 이루어진 에미터층; 상기 에미터층 상에 위치하는 절연막; 및 상기 절연막 상에 전극을 포함하고, 상기 전극과 상기 에미터층 사이에 전기적 에너지의 인가에 의해 상기 절연막의 절연 파괴를 유도시켜 전도성 필라멘트를 형성함으로써 전극 접촉을 이루고 있다. 이러한 모습은 도 5에서 확인할 수 있다.An electrode contact structure of a solar cell having an insulating film according to an embodiment of the present invention includes: a semiconductor substrate having a first conductivity type; An emitter layer on the semiconductor substrate and formed of a second conductivity type opposite to the first conductivity type; An insulating layer on the emitter layer; And an electrode on the insulating film, inducing dielectric breakdown of the insulating film by application of electrical energy between the electrode and the emitter layer to form a conductive filament, thereby making electrode contact. This can be seen in FIG. 5.
상기 전극과 상기 에미터층 사이에 전기적 에너지의 인가에 의해 상기 절연막의 절연 파괴를 유도시켜 전도성 필라멘트를 형성함으로써 전극 접촉을 이루는 것은, 상기 절연막 상에 상기 전극이 형성되는 길이 방향을 따라 도트 전극을 인쇄하는 단계; 상기 도트 전극을 인쇄하면서 상기 도트 전극과 상기 에미터층 사이에 전기적 에너지를 인가하는 단계; 및 상기 도트 전극과 상기 에미터층 사이의 상기 절연막 내부에 전도성 필라멘트가 형성되는 단계를 포함하며, 이는 위에서 이미 설명한 내용이므로 반복 설명을 생략한다. 또한, 상기 전도성 필라멘트가 형성되는 단계 이후, 상기 도트 전극들 간의 연결을 위한 라인 전극을 인쇄하여 라인 전극을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.Inducing insulation breakdown of the insulating film by application of electrical energy between the electrode and the emitter layer to form a conductive filament to make electrode contact, printing a dot electrode along the length direction in which the electrode is formed on the insulating film The step of doing; Applying electrical energy between the dot electrode and the emitter layer while printing the dot electrode; And forming a conductive filament in the insulating layer between the dot electrode and the emitter layer, which has already been described above, so a repetitive description will be omitted. In addition, after the step of forming the conductive filament, a step of forming a line electrode by printing a line electrode for connection between the dot electrodes may be further included.
이하에서는 구체적인 실시예와 함께 본 발명의 내용을 추가적으로 설명하도록 하겠다.Hereinafter, the contents of the present invention will be additionally described along with specific embodiments.
본 실시예에서 사용된 기판은 244.31 cm2의 면적과 두께가 180 ± 20 μm이며, 비저항이 0.5 ∼ 2 Ωcm를 가지는 6 inch (156.75 mm × 156.75 mm)의 p형 절삭된(as-cut) 단결정 실리콘 웨이퍼를 사용하였다.The substrate used in this example has an area of 244.31 cm 2 and a thickness of 180 ± 20 μm, and a 6 inch (156.75 mm × 156.75 mm) p-type single crystal having a specific resistance of 0.5 to 2 Ωcm. A silicon wafer was used.
웨이퍼 표면 텍스쳐 구조는 염기성(alkali) 용액을 사용하는 일반적인 피라미드 텍스쳐 용액을 통해 진행되었다.The wafer surface texture structure was processed through a general pyramidal texture solution using an alkaline solution.
텍스쳐된 표면에 에미터층 형성을 위해 포클(POCl3)을 사용하는 쿼츠(quartz) 튜브(tube) 열처리로(furnace)에서 830℃의 온도로 7분간 사전 증착(pre-deposition)을 진행하고, 뒤이어 인(phosphorus) 확산의 균일도 개선을 위해 25분간 열확산(drive-in)을 진행하였다. 표면에 증착 성장된 PSG(Phosphorus Silicate Glass)층 제거를 위해 불산(HF)용액을 이용하여 30초간 침지한 다음 DI-Water 로 세정하고 건조하였다. To form an emitter layer on the textured surface, pre-deposition was performed for 7 minutes at a temperature of 830°C in a quartz tube heat treatment furnace using POCl 3, followed by In order to improve the uniformity of phosphorus diffusion, drive-in was performed for 25 minutes. To remove the PSG (Phosphorus Silicate Glass) layer deposited on the surface, it was immersed for 30 seconds using a HF solution, washed with DI-Water, and dried.
실리콘 질화물(SiNX)의 반사방지막 코팅은 플라즈마 강화 화학기상증착(PECVD) 시스템을 사용하여 450℃에서 웨이퍼의 전면에 80 nm의 두께가 되도록 증착하였다.The antireflection coating of silicon nitride (SiN X ) was deposited to a thickness of 80 nm on the entire surface of the wafer at 450°C using a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) system.
금속의 접합은, 먼저 소자의 가장자리 영역 등에 탐침을 통해 다이오드 에미터층과의 전극을 접촉시킨 후, Roll to Roll 장비를 이용하여 전극을 인쇄하였다.For metal bonding, first contacting the electrode with the diode emitter layer through a probe at the edge of the device, and then printing the electrode using a roll to roll device.
접점용 도트 전극을 인쇄하면서 전극재료가 소자의 기판에 국소적으로 닿았을 때, 펄스형 전압을 탐침 전극과 전극재료에 순간 인가하여 접점용 도트 전극과 다이오드 에미터층 사이의 보호층 내지 반사방지막 층 내부에 전도성 필라멘트를 형성시켜 금속접합이 이루었다.When the electrode material locally touches the device substrate while printing the contact dot electrode, a pulse-type voltage is instantaneously applied to the probe electrode and the electrode material, and the protective layer or antireflection layer between the contact dot electrode and the diode emitter layer Metal bonding was achieved by forming a conductive filament inside.
이와 같은 메커니즘에 의해 Roll to Roll 장비가 돌아가면서 인쇄됨과 동시에 연쇄적으로 반복해서 접점용 도트 전극이 전도성 필라맨트 형성과 함께 인쇄되며 전극 접점을 형성하였다.By this mechanism, the roll to roll equipment was printed while rotating, and at the same time, the dot electrode for contact was printed with the formation of the conductive filament, and the electrode contact was formed.
형성된 접점용 도트 전극은 전극간 연결을 위한 라인 전극을 한번 더 인쇄하여 160℃ 건조로에서 30분간 경화시켜 완성하였다.The formed contact dot electrode was completed by printing the line electrode for inter-electrode connection once more and curing it in a drying furnace at 160° C. for 30 minutes.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다. The description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to use or practice the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to those of ordinary skill in the art, and general principles defined herein can be applied to other embodiments without departing from the scope of the present invention. Thus, the present invention is not to be limited to the embodiments presented herein, but is to be construed in the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.
Claims (9)
상기 반도체 기판 상에 위치하고 상기 제 1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입으로 이루어진 에미터층을 형성하는 단계;
상기 에미터층 상에 위치하는 절연막을 형성하는 단계; 및
상기 절연막 상에 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 전극과 상기 에미터층 사이에 전기적 에너지를 인가하여 상기 절연막의 절연 파괴를 유도시켜 전도성 필라멘트를 형성함으로써 전극 접촉을 이루며,
상기 전극과 상기 에미터층 사이에 전기적 에너지를 인가하여 상기 절연막의 절연 파괴를 유도시켜 전도성 필라멘트를 형성함으로써 전극 접촉을 이루는 것은,
상기 절연막 상에 상기 전극이 형성되는 길이 방향을 따라 도트 전극을 인쇄하는 단계;
상기 도트 전극을 인쇄하면서 상기 도트 전극과 상기 에미터층 사이에 전기적 에너지를 인가하는 단계; 및
상기 도트 전극과 상기 에미터층 사이의 상기 절연막 내부에 전도성 필라멘트가 형성되는 단계를 포함하는,
절연막을 가지는 태양전지의 전극 접촉 구조의 형성 방법.
Preparing a semiconductor substrate of a first conductivity type;
Forming an emitter layer on the semiconductor substrate and formed of a second conductivity type opposite to the first conductivity type;
Forming an insulating layer on the emitter layer; And
Including the step of forming an electrode on the insulating film,
Electrical energy is applied between the electrode and the emitter layer to induce dielectric breakdown of the insulating film to form a conductive filament to make electrode contact,
Applying electrical energy between the electrode and the emitter layer to induce dielectric breakdown of the insulating film to form a conductive filament to achieve electrode contact,
Printing a dot electrode along the length direction in which the electrode is formed on the insulating layer;
Applying electrical energy between the dot electrode and the emitter layer while printing the dot electrode; And
Including the step of forming a conductive filament in the insulating film between the dot electrode and the emitter layer,
A method of forming an electrode contact structure of a solar cell having an insulating film.
상기 도트 전극을 인쇄하는 단계는,
롤투롤 방식, 잉크젯 방식 또는 스크린 프린팅 방식으로 수행되는,
절연막을 가지는 태양전지의 전극 접촉 구조의 형성 방법.
The method of claim 1,
The step of printing the dot electrode,
Performed by a roll-to-roll method, an inkjet method, or a screen printing method,
A method of forming an electrode contact structure of a solar cell having an insulating film.
상기 전도성 필라멘트가 형성되는 단계 이후,
상기 도트 전극들 간의 연결을 위한 라인 전극을 인쇄하여 라인 전극을 형성하는 단계를 추가로 포함하는,
절연막을 가지는 태양전지의 전극 접촉 구조의 형성 방법.
The method of claim 1,
After the step of forming the conductive filament,
Further comprising the step of forming line electrodes by printing line electrodes for connection between the dot electrodes,
A method of forming an electrode contact structure of a solar cell having an insulating film.
상기 전기적 에너지는 펄스 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는,
절연막을 가지는 태양전지의 전극 접촉 구조의 형성 방법.
The method of claim 1,
The electrical energy is characterized in that applying a pulse voltage,
A method of forming an electrode contact structure of a solar cell having an insulating film.
절연막을 가지는 태양전지의 전극 접촉 구조.
Formed according to the method of any one of claims 1, 3 to 5,
Electrode contact structure of a solar cell having an insulating film.
상기 반도체 기판 상에 위치하고 상기 제 1 도전성 타입과 반대인 제 2 도전성 타입으로 이루어진 에미터층;
상기 에미터층 상에 위치하는 절연막; 및
상기 절연막 상에 전극을 포함하고,
상기 전극과 상기 에미터층 사이에 전기적 에너지의 인가에 의해 상기 절연막의 절연 파괴를 유도시켜 전도성 필라멘트를 형성함으로써 전극 접촉을 이루며,
상기 전극과 상기 에미터층 사이에 전기적 에너지의 인가에 의해 상기 절연막의 절연 파괴를 유도시켜 전도성 필라멘트를 형성함으로써 전극 접촉을 이루는 것은,
상기 절연막 상에 상기 전극이 형성되는 길이 방향을 따라 도트 전극을 인쇄하는 단계;
상기 도트 전극을 인쇄하면서 상기 도트 전극과 상기 에미터층 사이에 전기적 에너지를 인가하는 단계; 및
상기 도트 전극과 상기 에미터층 사이의 상기 절연막 내부에 전도성 필라멘트가 형성되는 단계를 포함하는,
절연막을 가지는 태양전지의 전극 접촉 구조.
A semiconductor substrate made of a first conductivity type;
An emitter layer on the semiconductor substrate and formed of a second conductivity type opposite to the first conductivity type;
An insulating layer on the emitter layer; And
Including an electrode on the insulating film,
Inducing dielectric breakdown of the insulating film by application of electrical energy between the electrode and the emitter layer to form a conductive filament to make electrode contact,
Inducing dielectric breakdown of the insulating film by application of electrical energy between the electrode and the emitter layer to form a conductive filament to make electrode contact,
Printing a dot electrode along the length direction in which the electrode is formed on the insulating layer;
Applying electrical energy between the dot electrode and the emitter layer while printing the dot electrode; And
Including the step of forming a conductive filament in the insulating film between the dot electrode and the emitter layer,
Electrode contact structure of a solar cell having an insulating film.
상기 전도성 필라멘트가 형성되는 단계 이후,
상기 도트 전극들 간의 연결을 위한 라인 전극을 인쇄하여 라인 전극을 형성하는 단계를 추가로 포함하는,
절연막을 가지는 태양전지의 전극 접촉 구조.The method of claim 7,
After the step of forming the conductive filament,
Further comprising the step of forming line electrodes by printing line electrodes for connection between the dot electrodes,
Electrode contact structure of a solar cell having an insulating film.
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