KR102487510B1 - 간소화 침착 공정으로 제조한 태양 전지 - Google Patents

간소화 침착 공정으로 제조한 태양 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR102487510B1
KR102487510B1 KR1020177010608A KR20177010608A KR102487510B1 KR 102487510 B1 KR102487510 B1 KR 102487510B1 KR 1020177010608 A KR1020177010608 A KR 1020177010608A KR 20177010608 A KR20177010608 A KR 20177010608A KR 102487510 B1 KR102487510 B1 KR 102487510B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
silicon layer
layer
forming
silicon
single crystal
Prior art date
Application number
KR1020177010608A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170057388A (ko
Inventor
승 범 임
매티유 무어스
Original Assignee
선파워 코포레이션
토탈에너지스 마케팅 써비씨즈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 선파워 코포레이션, 토탈에너지스 마케팅 써비씨즈 filed Critical 선파워 코포레이션
Publication of KR20170057388A publication Critical patent/KR20170057388A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102487510B1 publication Critical patent/KR102487510B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • H01L31/022458—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells for emitter wrap-through [EWT] type solar cells, e.g. interdigitated emitter-base back-contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0236—Special surface textures
    • H01L31/02363—Special surface textures of the semiconductor body itself, e.g. textured active layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/028—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/028—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System
    • H01L31/0288—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System characterised by the doping material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0368—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors
    • H01L31/03682—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic System
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H01L31/0682—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells back-junction, i.e. rearside emitter, solar cells, e.g. interdigitated base-emitter regions back-junction cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/072—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type
    • H01L31/0745—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN heterojunction type comprising a AIVBIV heterojunction, e.g. Si/Ge, SiGe/Si or Si/SiC solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic System
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic System
    • H01L31/182—Special manufacturing methods for polycrystalline Si, e.g. Si ribbon, poly Si ingots, thin films of polycrystalline Si
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1892—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof methods involving the use of temporary, removable substrates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/546—Polycrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

간소화된 침착 공정을 이용하여 태양 전지를 제조하는 방법, 및 생산된 태양 전지가 개시된다. 일 예에서, 태양 전지를 제조하는 방법은 템플릿 기판을 침착 챔버 안으로 로딩하고, 템플릿 기판을 침착 챔버로부터 제거하지 않고, 침착 방법을 수행하는 단계를 포함한다. 침착 방법은 템플릿 기판 상에 제1 규소층을 형성하는 단계를 포함하고, 제1 규소층은 제1 전도형이다. 침착 방법은 또한 제1 규소층 상에 제2 규소층을 형성하는 단계를 포함하고, 제2 규소층은 제1 전도형이다. 침착 방법은 또한 제2 규소층 위에 제3 규소층을 형성하는 단계를 포함하고, 제3 규소층은 제2 전도형이다. 침착 방법은 또한 제3 규소층 상에 고체 상태 도핑층을 형성하는 단계를 포함하고, 고체 상태 도핑층은 제1 전도형이다.

Description

간소화 침착 공정으로 제조한 태양 전지{SOLAR CELL FABRICATED BY SIMPLIFIED DEPOSITION PROCESS}
본 개시내용의 실시예들은 재생가능 에너지의 분야이며, 특히, 간소화된 침착 공정을 이용하여 태양 전지를 제조하는 방법, 및 생산된 태양 전지이다.
통상 태양 전지(solar cell)로서 알려진 광전지(photovoltaic cell)는 태양 방사선의 전기 에너지로의 직접 변환으로 잘 알려진 장치이다. 일반적으로, 태양 전지는 반도체 웨이퍼 또는 기판 상에, 기판의 표면 부근에 p-n 접합을 형성하기 위해 반도체 처리 기술을 사용하여 제조된다. 기판의 표면 상에 충돌하여 기판 내로 유입되는 태양 방사선은 기판의 대부분에서 전자 및 정공 쌍을 생성한다. 전자 및 정공 쌍은 기판 내의 p-도핑된 영역 및 n-도핑된 영역으로 이동함으로써, 도핑된 영역들 사이의 전압차를 발생시킨다. 도핑된 영역들은 태양 전지 상의 전도성 영역들에 연결되어, 전지로부터 전지에 결합된 외부 회로로 전류를 지향시킨다.
효율은 그것이 태양 전지의 발전 능력에 직접 관련되기 때문에 태양 전지의 중요한 특성이다. 마찬가지로, 태양 전지를 제조함에 있어서의 효율이 그러한 태양 전지의 비용 효율성에 직접 관련된다. 따라서, 태양 전지의 효율을 증가시키기 위한 기술, 또는 태양 전지의 제조에 있어서의 효율을 증가시키기 위한 기술이 일반적으로 바람직하다. 본 개시내용의 일부 실시예들은 태양 전지 구조물을 제조하기 위한 신규한 공정을 제공함으로써 태양 전지 제조 효율이 증가한다. 본 개시내용의 일부 실시예들은 신규한 태양 전지 구조물을 제공함으로써 태양 전지 효율이 증가한다.
도 1 내지 도 6은 본 개시내용의 실시예에 따른, 태양 전지의 제조에서의 다양한 단계의 단면도들을 도시한다.
도 1은 침착 챔버 안에 로딩될 템플릿 기판을 예시한다.
도 2는 제1 규소층이 형성된 도 1의 구조체를 예시한다.
도 3은 제2 규소층이 형성된 도 2의 구조체를 예시한다.
도 4는 얇은 산화물층이 형성된 도 3의 구조체를 예시한다.
도 5는 제3 규소층이 형성된 도 4의 구조체를 예시한다.
도 6은 고체 상태 도핑층이 형성된 도 5의 구조체를 예시한다.
도 7은 본 개시내용의 실시예에 따른, 도 1 내지 도 6에 대응하는 바와 같은 태양 전지를 제조하는 방법에서의 작업들을 열거하는 흐름도이다.
도 8 내지 도 10은 본 개시내용의 실시예에 따른, 태양 전지의 제조에서의 다양한 단계의 단면도들을 도시한다.
도 8은 고체 상태 도핑층으로부터 제3 규소층의 영역 안으로 도펀트들을 침투시킨 이후의 도 6의 구조체를 예시한다.
도 9는 태양 전지를 위한 단일 재료 스택으로서 템플릿 기판으로부터 제1 규소층, 제2 규소층, 및 제3 규소층을 분리한 이후의 도 8의 구조체를 예시한다.
도 10은 금속배선 구조체의 형성 이후의 도 9의 구조체를 예시한다.
도 11은 본 개시내용의 실시예에 따른, 도 8 내지 도 10에 대응하는 바와 같은 태양 전지를 제조하는 방법에서의 작업들을 열거하는 흐름도이다.
하기의 상세한 설명은 사실상 예시적일 뿐이며, 본 발명 요지 또는 본 출원의 실시예 및 그러한 실시예의 사용을 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단어 "예시적인"은 "예, 사례, 또는 실례로서 역할하는" 것을 의미한다. 본 명세서에 예시적인 것으로 기술된 임의의 구현예는 다른 구현예들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 반드시 해석되는 것은 아니다. 또한, 전술한 기술분야, 배경기술, 간략한 요약, 또는 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 제시되는 임의의 명시적 또는 묵시적 이론에 의해 구애되도록 의도되지 않는다.
본 명세서는 "하나의 실시예" 또는 "실시예"의 언급을 포함한다. 문구 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"의 출현은 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 특정 특징부들, 구조들 또는 특성들이 본 개시내용과 일관되는 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
용어. 하기 단락들은(첨부된 청구범위를 포함한) 본 개시내용에서 보여지는 용어들에 대한 정의 및/또는 맥락을 제공한다:
"포함하는". 이 용어는 개방형(open-ended)이다. 첨부된 청구 범위에서 사용되는 바와 같이, 이 용어는 추가적인 구조물 또는 단계를 배제하지 않는다.
"~하도록 구성된". 다양한 유닛들 또는 구성요소들이 작업 또는 작업들을 수행 "하도록 구성된" 것으로 기술되거나 청구될 수 있다. 그러한 맥락에서, "하도록 구성된"은 유닛들/구성요소들이 작동 동안에 그러한 작업 또는 작업들을 수행하는 구조물을 포함한다는 것을 나타냄으로써 구조물을 함축하는 데 사용된다. 이와 같이, 유닛/구성요소는 명시된 유닛/구성요소가 현재 동작 중이지 않을 때에도(예를 들어, 온(on)/활성(active) 상태가 아닐 때에도) 작업을 수행하도록 구성된 것으로 언급될 수 있다. 유닛/회로/구성요소가 하나 이상의 작업을 수행"하도록 구성된" 것임을 기술하는 것은 명확히, 그 유닛/구성요소에 대해 35 U.S.C §112의 6번째 단락을 원용하지 않도록 의도된다.
"제1", "제2" 등. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 이러한 용어들은 이들의 뒤에 오는 명사에 대한 라벨로서 사용되며, (예를 들어, 공간적, 시간적, 논리적 등의) 임의의 유형의 순서를 암시하지 않는다. 예를 들어, "제1" 태양 전지에 대한 언급은 반드시 이러한 태양 전지가 순서에 있어서 첫 번째 태양 전지임을 암시하지는 않으며; 대신에 용어 "제1"은 이러한 태양 전지를 다른 태양 전지(예컨대, "제2" 태양 전지)와 구별하는 데 사용된다.
"결합된" - 하기의 설명은 함께 "결합되는" 요소들 또는 노드들 또는 특징부들을 언급한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, "결합된"은 하나의 요소/노드/특징부가, 반드시 기계적일 필요는 없고, 다른 요소/노드/특징부에 직접적으로 또는 간접적으로 결합됨(또는 그것과 직접적으로 또는 간접적으로 통함)을 의미한다.
"억제하다" - 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 억제는 효과를 감소 또는 최소화시키는 것을 기술하는 데 사용된다. 컴포넌트 또는 특징부가 작동, 모션 또는 조건을 억제하는 것으로 기술될 때, 이는 결과 또는 성과 또는 향후 상태를 완전하게 방지할 수 있다. 또한, "억제하다"는, 그렇지 않을 경우 발생할 수도 있는 성과, 성능 및/또는 효과의 감소 또는 완화를 또한 지칭할 수 있다. 따라서, 구성요소, 요소 또는 특징부가 결과 또는 상태를 억제하는 것으로 지칭될 때, 이는 결과 또는 상태를 완벽하게 방지 또는 제거할 필요는 없다.
또한, 소정 용어는 또한 단지 참조의 목적으로 하기 설명에 사용될 수 있으며, 따라서 제한하고자 의도되지 않는다. 예를 들어, "상부", "하부", "위", 및 "아래"와 같은 용어는 참조되는 도면에서의 방향을 지칭한다. "전면", "배면", "후방", "측방", "외측", 및 "내측"과 같은 용어는 논의 중인 구성요소를 기술하는 본문 및 관련 도면을 참조함으로써 명확해지는 일관된, 그러나 임의적인 좌표계 내에서의 구성요소의 부분들의 배향 및/또는 위치를 기술한다. 그러한 용어는 위에서 구체적으로 언급된 단어, 이의 파생어, 및 유사한 의미의 단어를 포함할 수 있다.
간소화된 침착 공정을 이용하여 태양 전지를 제조하는 방법, 및 생산된 태양 전지가 본 명세서에 개시된다. 하기 설명에서, 본 개시내용의 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해, 특정 공정 흐름 작업과 같은 다수의 특정 상세 사항이 기재된다. 본 개시내용의 실시예가 이들 특정 상세 사항 없이도 실시될 수 있다는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 다른 경우에, 리소그래피(lithography) 및 패턴화(patterning) 기술과 같은 잘 알려진 제조 기술은 본 개시내용의 실시예를 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않는다. 또한, 도면에 도시된 다양한 실시예는 예시적인 표현이고, 반드시 일정한 축척으로 작성된 것은 아님이 이해되어야 한다.
태양 전지의 제조 방법이 본 명세서에 개시된다. 일 실시예에서, 태양 전지를 제조하는 방법은 템플릿 기판을 침착 챔버 안으로 로딩하고, 템플릿 기판을 침착 챔버로부터 제거하지 않고, 침착 방법을 수행하는 단계를 포함한다. 침착 방법은 템플릿 기판 상에 제1 규소층을 형성하는 단계를 포함하고, 제1 규소층은 제1 전도형이다. 침착 방법은 또한 제1 규소층 상에 제2 규소층을 형성하는 단계를 포함하고, 제2 규소층은 제1 전도형이다. 침착 방법은 또한 제2 규소층 위에 제3 규소층을 형성하는 단계를 포함하고, 제3 규소층은 제2 전도형이다. 침착 방법은 또한 제3 규소층 상에 고체 상태 도핑층을 형성하는 단계를 포함하고, 고체 상태 도핑층은 제1 전도형이다.
다른 실시예에서, 태양 전지를 제조하는 방법은 챔버 온도의 범위가 대략 섭씨 400 내지 800 도인 침착 챔버 안으로 다공성 규소 기판을 로딩하고, 침착 챔버로부터 다공성 규소 기판을 제거하지 않고, 침착 방법을 수행하는 단계를 포함한다. 침착 방법은 범위가 대략 섭씨 1000 내지 1300 도인 온도에서 다공성 규소 기판 상에 제1 N형 단결정 규소층을 형성하는 단계를 포함하고, 제1 N형 단결정 규소층은 인(phosphorous) 농도의 범위가 대략 1E18 내지 1E20 원자수/㎤이며 두께의 범위가 대략 0.1 내지 10 마이크로미터이다. 침착 방법은 또한 범위가 대략 섭씨 1000 내지 1300 도인 온도에서 제1 N형 단결정 규소층 상에 제2 N형 단결정 규소층을 형성하는 단계를 포함하고, 제2 N형 단결정 규소층은 인 농도의 범위가 대략 1E14 내지 1E17 원자수/㎤이며 두께의 범위가 대략 10 내지 100 마이크로미터이다. 침착 방법은 또한 제2 N형 단결정 규소층 상에 얇은 산화물층을 형성하는 단계를 포함한다. 침착 방법은 또한 범위가 대략 섭씨 1000 내지 1300 도인 온도에서 얇은 산화물층 상에 P형 단결정 규소층을 형성하는 단계를 포함하고, P형 단결정 규소층은 붕소 농도의 범위가 대략 1E18 내지 1E20 원자수/㎤이며 두께의 범위가 대략 0.1 내지 1 마이크로미터이다. 침착 방법은 또한 범위가 대략 섭씨 400 내지 800 도인 온도에서 P형 단결정 규소층 상에 PSG(phosphosilicate glass) 층을 형성하는 단계를 포함한다. 침착 방법은 또한 PSG 층을 형성하는 단계에 후속하여, 침착 챔버로부터 다공성 규소 기판을 제거하고 후속적으로 인 도펀트들을 PSG 층으로부터 P형 단결정 규소층의 영역으로 침투시키는 것을 포함하는 방법을 수행하는 단계를 포함한다. 후속적으로 수행되는 방법은 또한 태양 전지를 위한 단일 재료 스택으로서, 다공성 규소 기판으로부터 제1 N형 단결정 규소층, 제2 N형 단결정 규소층, 및 P형 단결정 규소층을 분리하는 단계를 포함한다. 후속적으로 수행되는 방법은 또한 P형 단결정 규소층 위에 금속배선 구조체를 형성하는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서에는 태양 전지가 개시된다. 일 실시예에서, 태양 전지는 수광 표면 및 배면 표면을 갖는 기판을 포함한다. 기판의 배면 표면 상에 얇은 유전체층이 배치된다. 제1 단결정 규소 이미터 영역은 얇은 유전체층의 제1 부분 상에 배치되고 제1 전도형의 불순물로 도핑된다. 제2 단결정 규소 이미터 영역은 얇은 유전체층의 제1 부분 상에 배치된 제1 단결정 규소 이미터 영역에 근접한 얇은 유전체층의 제2 부분 상에 배치된다. 제2 단결정 규소 이미터 영역은 반대인 제2 전도형의 불순물로 도핑된다. 제1 단결정 규소 이미터 영역과 제2 다결정 규소 이미터 영역 사이에 P/N 접합이 존재한다.
본 명세서에 기재된 실시예들은 인 시츄 도핑(in-situ doping) 및 레이저 도핑 공정 작업들에 의해 처리되는 바와 같이 다결정 규소(Poly-Si) 또는 단결정 규소 이미터의 간소화된 제조에 관한 것이다. 특별한 예에서, 실시예들은 얇은 에피택셜(epi) 규소(Si) 층 상에 트렌치 없는 규소 이미터를 구현하기 위한 간소화된 공정에 관한 것이다. 하나 이상의 실시예는 얇은 에피택셜 규소 구조체 상에 결정형 규소 이미터 영역의 구현을 포함하는 얇은 에피택셜 규소 접근법에 대한 비용을 절약하도록 삽입될 수 있다.
맥락을 제공하기 위하여, 얇은 에피택셜 규소는 저비용 전지들을 획득하기 위하여 Si 비용을 절약할 수 있지만, 높은 효율성 프리미엄 태양 전지 시장에서 그러한 전지들을 포함하기 위하여 높은 효율성이 여전히 요구된다. 그러한 태양 전지를 위한 결정형 규소 이미터 영역들의 구현은 그것들의 우수한 패시베이션 품질 및 연관된 전기적 컨택들의 긍정적인 특성들로 인해 효율성을 증가시킬 수 있다. 그러나, 상대적으로 긴(지속 시간) 공정 작업들은 제조 공정에서의 구현에 높은 비용을 요구할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예들은 공정 작업들을 간소화하고 epi Si 상의 결정형 규소 이미터 영역들을 구현하기 위한 접근법을 제공하기 위한 에피택셜 침착 챔버 내의 인 시츄 도핑과 후속 레이저 도핑 기법의 통합을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 아래에 더 상세하게 기재되는 바와 같이, 태양 전지 제조 스킴은 다공성 템플릿 상의 태양 전지 층의 형성을 포함한다. 예를 들어, 5개의 층이 에피택셜(epi) 침착 챔버에서 단일 패스에 형성될 수 있다: (1) 인 시츄 도핑된(예컨대, N형) 전면 표면층, (2) 약하게 도핑된(예컨대, N형) 또는 진성 Si "벌크" 층, (3) 터널 산화물층(열적 성장, 침착, 또는 이들의 결합으로 형성될 수 있음), (4) 약하게 도핑된(예컨대, P형) poly-Si 또는 단결정 Si 층, 및 (5) 인 도핑된 산화물층, 예컨대, PSG(phosphosilicate glass) 층. 이어서 템플릿은 epi 챔버로부터 제거될 수 있고 이어서 PSG로부터의 인을 이미터 층으로 침투시킴으로써 특정 영역들 내의 약하게 도핑된 P형 이미터(다결정형 또는 단결정형) 층을 카운터 도핑(counter-dope)하는 데 레이저 도핑이 응용될 수 있다. 하나의 그러한 실시예에서, 카운터 도핑은 용이하게 성취되는데, 그 이유는 P형 이미터 층이 매우 약하게 도핑되기 때문이다. 최종 결과로서, N형 영역들이 인으로 고농도 도핑된 트렌치 없는 아키텍처가 제조될 수 있다. 그와 같은 아키텍처에서, 실시예에서, 이미터 푸시 효과(emitter push effect) 또는 공동 확산 위험(co-diffusion risk)이 매우 낮은데 그 이유는 터널 산화물이 층 아래의 도펀트 확산을 억제하기 때문이다. 위 두 작업이 효과적으로 이미터 제조를 완성시킨다. 후속 금속배선 및 전면 표면 공정을 또한 구현하여 태양 전지 제조 공정을 완성시킬 수 있다. 본 명세서에 기재된 접근법들을 구현하여 높은 효율성, 낮은 비용, 얇은 Si 태양 전지를 제공할 수 있다.
예시적 공정 흐름에서, 도 1 내지 도 6은 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 태양 전지의 제조에서의 다양한 단계의 단면도를 예시한다. 도 7은 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 도 1 내지 도 6에 대응하는 바와 같은 태양 전지를 제조하는 방법에서의 작업들을 열거하는 흐름도(700)이다.
흐름도(700)의 작업(702) 및 대응하는 도 1을 참조하면, 태양 전지를 제조하는 방법은 침착 챔버 안으로 템플릿 기판(100)을 로딩하는 단계를 포함한다. 실시예에서, 침착 챔버로부터 템플릿 기판(100)을 제거하지 않고, 아래에 기재된 완전한 침착 방법이 수행된다. 다른 실시예에서, 아래에 기재된 침착 방법의 적어도 일부분은 침착 챔버로부터 템플릿 기판(100)을 제거하지 않고 수행된다.
실시예에서, 템플릿 기판(100)은 범위가 대략 섭씨 400 내지 800 도인 챔버 온도에서 침착 챔버 안으로 로딩된다. 하나의 그러한 실시예에서, 침착 챔버는, 예컨대, 챔버 내의 가열에 사용되는 적외선(IR) 램프를 구비한 화학 기상 증착(CVD) 반응기 챔버와 같은 에피택셜 침착 챔버이다. 실시예에서 템플릿 기판(100)은 다공성 규소 기판(이는, 예컨대, 어닐링 공정을 통해 기판의 표면을 밀봉시켜 기판의 내부 부분들만을 다공성으로 만듦)이다. 하나의 그러한 실시예에서, 에피택셜 침착 이전에, 다공성 규소층의 상부 표면은 챔버 내에서 범위가 대략 섭씨 1000 내지 1300 도인 온도에서 주로 어닐링함으로써, 닫히게 된다. 실시예에서, 침착 챔버로부터 다공성 규소 기판을 제거하지 않고, 다음의 기재하는 층들이 챔버에서 단일 패스로서 침착된다.
이제 흐름도(700)의 작업(704) 및 대응하는 도 2를 참조하면, 태양 전지를 제조하는 방법은 템플릿 기판(100) 상에 제1 규소층(102)을 형성하는 단계를 포함한다. 실시예에서, 제1 규소층(102)은 제1 전도형이다.
실시예에서, 제1 규소층(102)은 범위가 대략 섭씨 1000 내지 1300 도인 온도에서 규소를 침착함으로써 형성된다. 하나의 그러한 실시예에서, 제1 규소층(102)은 인 농도의 범위가 대략 1E18 내지 1E20 원자수/㎤인 N형 단결정 규소층으로서 형성된다. 일 실시예에서, 제1 규소층(102)은 두께의 범위가 대략 0.1 내지 10 마이크로미터인 N형 단결정 규소층으로서 형성된다. 구체적인 실시예에서, 제1 규소층(102)은 공정 가스로서 실란(SiH4), 질소(N2) 및 포스핀(PH3)의 조합을 이용하여 형성된다.
이제 흐름도(700)의 작업(706) 및 대응하는 도 3을 참조하면, 태양 전지를 제조하는 방법은 제1 규소층(102) 상에 제2 규소층(104)을 형성하는 단계를 포함한다. 실시예에서, 제2 규소층(104)은 제1 전도형이다.
실시예에서, 제2 규소층(104)은 범위가 대략 섭씨 1000 내지 1300 도인 온도에서 규소를 침착함으로써 형성된다. 하나의 그러한 실시예에서, 제2 규소층(104)은 인 농도의 범위가 대략 1E14 내지 1E17 원자수/㎤인 N형 단결정 규소층으로서 형성된다. 일 실시예에서, 제2 규소층(104)은 두께의 범위가 대략 10 내지 100 마이크로미터인 N형 단결정 규소층으로서 형성된다. 구체적인 실시예에서, 제2 규소층(104)은 공정 가스로서 실란(SiH4), 질소(N2) 및 포스핀(PH3)의 조합을 이용하여 형성된다.
이제 흐름도(700)의 작업(708) 및 대응하는 도 4를 참조하면, 태양 전지를 제조하는 방법은 선택적으로 제2 규소층(104) 상에 얇은 산화물층(106)을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에서, 얇은 산화물층(106)은 얇은 산화물층을 침착 또는 얇은 산화물층을 열적 성장, 또는 열적 성장과 침착의 조합을 통해 제2 규소층(104) 상에 형성된다. 일 실시예에서, 얇은 산화물층(106)의 적어도 일부는 공정 가스로서 실란(SiH4) 및 산소(O2)의 조합을 이용하여 침착된다.
이제 흐름도(700)의 작업(710) 및 대응하는 도 5를 참조하면, 태양 전지를 제조하는 방법은 제2 규소층(104) 위에 제3 규소층(108)을 형성하는 단계를 포함한다. 실시예에서, 제3 규소층(108)은 상이한, 제2 전도형이다. 실시예에서, 얇은 산화물층(106)이 형성되는 사례에서, 제3 규소층은 얇은 산화물층(106) 상에 형성되고, 이는 도 5에 도시된 바와 같다.
실시예에서, 제3 규소층(108)은 범위가 대략 섭씨 1000 내지 1300 도인 온도에서 규소를 침착함으로써 형성된다. 하나의 그러한 실시예에서, 제3 규소층(108)은 붕소 농도의 범위가 대략 1E18 내지 1E20 원자수/㎤인 P형 다결정 또는 단결정 규소층으로서 형성된다. 일 실시예에서, 제3 규소층(108)은 두께의 범위가 대략 0.1 내지 1 마이크로미터인 P형 다결정 또는 단결정 규소층으로서 형성된다. 구체적인 실시예에서, 제1 규소층(102)은 공정 가스로서 실란(SiH4), 질소(N2) 및 붕소 공급원(예컨대, BH3, B2H6 또는 Bbr3 중 하나 이상의)의 조합을 이용하여 형성된다.
다른 실시예에서, 저온 P형 다결정 규소층은 제3 규소층(108)으로서 형성된다. 예를 들어, P형 다결정 층은 온도 범위가 대략 섭씨 400 내지 800 도인 온도에서 규소 산화물층과 같은 얇은 산화물층(106) 상에 형성된다.
다른 실시예에서, P형 단결정 규소층은 단결정 성장을 허용하는데 적합한 얇은 유전체층 상에 제3 규소층(108)으로서(층(108)의 예시로서) 형성된다. 예시적인 실시예에서, P형 단결정 규소층은 얇은 가돌리늄 산화물층 상에 제3 규소층(108)으로서 형성된다.
이제 흐름도(700)의 작업(712) 및 대응하는 도 6을 참조하면, 태양 전지를 제조하는 방법은 제3 규소층(108) 상에 고체 상태 도핑층(110)을 형성하는 단계를 포함한다. 실시예에서, 고체 상태 도핑층(110)은 제1 전도형이다.
실시예에서, 고체 상태 도핑층(110)은 범위가 대략 섭씨 400 내지 1000 도인 온도에서 침착에 의해 형성된다. 하나의 그러한 실시예에서, 템플릿 기판(100)은 범위가 대략 섭씨 400 내지 800 도인 챔버 온도에서 침착 챔버 안으로 초기에 로딩된다. 이어서 위에서 기재한 규소층들이 범위가 섭씨 1000 내지 1300 도인 온도에서 형성된다. 후속적으로, 챔버의 온도는 하강하게 되고 고체 상태 도핑층(110)은 범위가 대략 섭씨 400 내지 800 도인 초기 챔버 온도 또는 그 근처에서 침착함으로써 형성된다. 특정 실시예에서, 생산 쓰루풋을 조절하기 위하여, 고체 상태 도핑층(110)의 침착의 온도는 챔버 안으로 후속 템플릿 기판을 도입하는 데 필요한 온도 또는 그 근처이다.
실시예에서, 고체 상태 도핑층(110)은 PSG(phosphosilicate glass) 층이다. 하나의 그러한 실시예에서, PSG 층은 공정 가스로서 실란(SiH4), 산소(O2) 및 포스핀(PH3)의 조합, 또는 실란(SiH4) 및 P2O5의 조합으로 형성된다. 실시예에서, 다른 침착 온도보다 상대적으로 더 낮은 온도에서 고체 상태 도핑층(110)을 침착함으로써, 고체 상태 도핑층(110)으로부터의 도펀트들을 제3 규소층(108) 안으로 침투되는 것이 후속 프로세싱/패터닝 작업들이 침착 챔버의 외부에서 수행될 때까지 방지될 수 있다.
이제 흐름도(700)의 작업(714)을 참조하면, 태양 전지를 제조하는 방법은, 제3 규소층(108) 상에 고체 상태 도핑층(110)을 형성한 이후에, 침착 챔버로부터 템플릿 기판(100)을 제거하는 단계를 포함한다.
실시예에서, 템플릿 기판(100)은 고체 상태 도핑층(110)을 형성한 직후에(예컨대, 추가적인 침착 공정 없이) 침착 챔버로부터 제거된다. 위에서 언급한 바와 같이, 일 실시예에서, 이 접근법을 통해 고체 상태 도핑층(110)의 후속 침착에 요구되는 실질적인 온도 변화 없이 새로운 기판을 도입할 수 있다.
위에서 기재한 층들을 갖는 템플릿 기판이 침착 챔버로부터 제거되면, 추가적인 프로세싱이 수행될 수 있다. 예시적인 추가 공정 흐름에서, 도 8 내지 도 10은 본 개시내용의 실시예에 따라 태양 전지의 제조에서의 다양한 단계들의 단면도를 예시한다. 도 11은 본 개시내용의 실시예에 따라 도 8 내지 도 10에 대응하는 바와 같이, 태양 전지를 제조하는 방법에서의 작업들을 열거한 흐름도(1100)이다.
흐름도(1100)의 작업(1102) 및 대응하는 도 8을 참조하면, 태양 전지를 제조하는 방법은, 침착 챔버로부터 템플릿 기판(100)을 제거하는 단계에 후속하여, 고체 상태 도핑층(110)으로부터의 도펀트들을 제3 규소층(108)의 영역들(112) 안으로 침투시키고, 제3 규소층(108)의 나머지 영역들(114)을 남기는 단계를 포함한다.
실시예에서, 도펀트들은 P형 및 N형 핑거 컨택 패터닝에 적합한 패턴으로 침투된다. 즉, 도펀트들은 N형 이미터 영역이 필요한 위치에만 침투된다(예컨대, 인 도펀트들이 PSG 층으로부터 침투되는 사례). 일 실시예에서, PSG 층의 부분들에 직접묘화 레이저 조사(direct write laser irradiation)(116)를 이용하여 침투가 수행되고, 이는 도 8에 도시된 바와 같다. 다른 실시예에서, 마스크 및 에칭 공정이 PSG 층 상에 수행된다. 다른 사례에서, PSG 층이 존재할 때 또는 PSG 층을 제거한 이후에 후속 어닐링이 수행될 수 있다.
본 개시내용의 실시예에 따라, 어떻게 수행되는지에 상관없이, 도펀트들의 침투는 영역들(112)을 N형 영역으로 변환한다. 영역들을, 예컨대, P형에서 N형으로 변환하기 위하여, 후속적으로 포함되는 N형 도펀트들이 영역들(112) 내의 전체 도펀트 농도에 관하여 적어도 10배(one order of magnitude)만큼 기존의 P형 도펀트들을 압도해야 할 수 있다. 실시예에서, 영역들(112)의 전기적 변환으로 인해 층(108) 내의 인접한 영역들(112, 114) 사이에 P/N 접합이 형성된다. 특정 실시예에서, 영역(112)은 인-주입된 영역들(112)의 인 불순물의 농도가 영역(108) 내의 붕소 불순물의 농도보다 적어도 10배인(즉, 적어도 10배 크기), 따라서 비-인-주입된 영역들(non-phosphorous-implanted regions)(114) 내의 붕소 불순물의 농도보다 적어도 10배 큰 붕소-함유 규소층(108)의 인-주입된 영역들을 제공하기 위해 주입된다. 일 실시예에서, 카운터-도핑된 영역들은, 도핑 특성을 지배하기 위해 제1 포함된 도펀트를 충분히 압도(카운터-도핑)하도록 도핑 농도에서 적어도 10배 크다. 그러나, 이 실시예에서, 카운터-도핑된 영역들은, 카운터-도핑된 영역 대 비카운터-도핑된 영역의 전도성 차이가 태양 전지의 궁극적인 성능 및 효율에 영향을 주지 않도록, 도핑 농도에서 대략 100배 또는 1000배 이하로 크다. 예컨대 분산 또는 불완전 도핑을 통해 P형 영역들(114)의 일부 잔류 도핑이 실제로 발생될 수 있음이 인식될 것이다. 그러나, 임의의 그와 같은 잔류 도핑은 궁극적으로 나머지 P형 영역들(114)을 카운터 도핑하는데 충분하지 않다.
흐름도(1100)의 작업(1104) 및 대응하는 도 9를 참조하면, 태양 전지를 제조하는 방법은 태양 전지를 위한 단일 재료 스택으로서, 템플릿 기판(100)으로부터 제1 규소층(102), 제2 규소층(104), 얇은 산화물층(존재하는 경우), 및 제3 규소층(108)을 분리하는 단계를 포함한다.
따라서, 실시예에서, 제1 N형 단결정 규소층, 제2 N형 단결정 규소층, 및 P형 단결정 규소층은 태양 전지를 위한 단일 재료 스택으로서 다공성 규소 기판으로부터 분리된다. 실시예에서, 고체 상태 도핑층(110)은 분리되는 동안 유지되고, 이는 도 9에 도시된 바와 같다. 그러나, 다른 실시예들에서, 고체 상태 도핑층(110)은 템플릿 기판(100)으로부터 재료 스택을 분리하기 이전에 제거된다.
흐름도(1100)의 작업(1106) 및 대응하는 도 10을 참조하면, 태양 전지를 제조하는 방법은 제3 규소층(108) 위에 금속배선 구조체(117)를 형성하는 단계를 포함한다. 예시적인 순서로 도시되지만, 작업들(1102, 1104, 1106)은 생산 설비의 특정 셋업에 의해 정의될 수 있는 가장 효율적인 생산 공정에 따라 대안적인 순서로 수행될 수 있음이 이해될 것이다. 고체 상태 도핑층은 도펀트 침투 이후에 완전히 제거될 수 있고, 또는 최종 태양 전지 아키텍처의 인공물로서 온전히 또는 부분적으로 유지될 수 있음이 또한 이해될 것이다.
도 10을 참조하면, 실시예에서, 금속배선 구조체는 절연층(118)을 패터닝하고 절연층(118)에 전도성 컨택들(120)을 형성함으로써 형성된다. 전도성 컨택들(120)은 제3 규소층(108)의 영역들(112, 114), 즉, 태양 전지의 결정형 규소 이미터 영역들에 전기적으로 접속된다. 실시예에서, 전도성 컨택 구조체들(120)은 우선 절연층(118)을 침착 및 패터닝하여 개구들을 만들고 이어서 개구들 내에 하나 이상의 전도성 층을 형성함으로써 제조된다. 이러한 일 실시예에서, 개구들은 레이저 어블레이션(laser ablation)에 의해 형성된다. 일 실시예에서, 전도성 컨택 구조체들(120)은 금속을 포함하고, 침착, 리소그래피 및 에칭 방법, 또는 대안적으로, 인쇄나 도금 공정, 또는 대안적으로, 포일 접착 공정에 의해 형성된다.
도 10을 다시 참조하면, 태양 전지를 위한 단일 재료 스택을 분리하는 단계는 태양 전지의 수광 표면(122)으로서 제1 N형 단결정 규소층(102)을 제공하는 단계를 포함한다. 하나의 그러한 실시예에서, 태양 전지의 수광 표면(122)을 텍스처화하여 궁극적으로 제조된 태양 전지의 텍스처화된 표면(124)을 제공한다. 하나의 그러한 실시예에서, 수산화물 기반 습식 에칭제를 이용하여 N형 단결정 규소층(102)을 텍스처화한다. 수광 표면의 텍스처화의 시기가 달라질 수 있음이 이해될 것이다. 일 실시예에서, 텍스처화된 표면은, 입사광을 산란시켜 태양 전지의 수광 표면들로부터 반사되는 광의 양을 감소시키기 위한 규칙적인 또는 불규칙한 형상의 표면을 갖는 것일 수 있다.
도 10을 다시 참조하면, 추가 실시예들은, 규소 질화물, 규소, 규소 산화물 또는 규소 산질화물층들과 같은, 수광 표면(122) 상의 패시베이션 및/또는 반사 방지 코팅(ARC) 층들(집합적으로 층(126)으로서 도시됨)의 형성을 포함할 수 있다. 패시베이션 및/또는 ARC 층들의 형성의 시기 또한 달라질 수 있음이 이해될 것이다.
본 명세서에 설명된 하나 이상의 실시예는 태양 전지의 기판 위에 형성된 이미터 영역들을 갖는 태양 전지들, 특히 트렌치 없는 구성의 이미터 영역들을 갖는 이러한 태양 전지들에 관한 것이다. 참고로, 배면 컨택 태양 전지의 배면 표면 상의 다결정 규소층 내에 형성된 이미터 영역들을 갖는 최첨단 태양 전지들은 종종 N형 및 P형의 이미터 영역들을 분리하는 간극들을 갖는다. 또한, 간극은 종종 하부 기판으로 연장되는 트렌치를 형성하기 위해 연장된다. 이와 같이, 이러한 태양 전지들은 트렌치 컨택 태양 전지로 지칭될 수 있다. 대조적으로, 하나 이상의 본 명세서에 기재된 실시예들은 간소화된 침착 접근법으로 트렌치 없는 구성을 제공하는 태양 전지 공정 흐름에 관한 것이다. 일 실시예에서, 트렌치 없는 구성은 다결정 규소층에 제공된다. 다른 실시예에서, 트렌치 없는 구성이 단결정 규소층에 제공되고, 이를 위한 전형적인 태양 전지가 아래에 기재된다.
도 10을 다시 참조하면, 실시예에서, 태양 전지는 수광 표면(층(102)의 노출된 표면) 및 배면 표면을 갖는 기판(층(102) 및 층(104))을 포함한다. 기판의 배면 표면 상에 얇은 유전체층(106)이 배치된다. 제1 단결정 규소 이미터 영역(112)은 얇은 유전체층(106)의 제1 부분 상에 배치되고 제1 전도형의 불순물, 예컨대, N형 불순물로 도핑된다. 제2 단결정 규소 이미터 영역(114)은 얇은 유전체층(106)의 제1 부분 상에 배치된 제1 단결정 규소 이미터 영역(112)에 근접하게 얇은 유전체층(106)의 제2 부분 상에 배치된다. 제2 단결정 규소 이미터 영역(114)은 반대인 제2 전도형의 불순물, 예컨대, P형 불순물로 도핑된다. 실시예에서, 제1 단결정 규소 이미터 영역(112)과 제2 단결정 규소 이미터 영역(114) 사이에 P/N 접합이 존재한다.
하나의 그러한 실시예에서, 제1 단결정 규소 이미터 영역(112)은 제2 전도형의 불순물을 추가로 포함하는데, 예컨대, 영역(112)은 N형 및 P형 불순물 둘 모두를 포함한다. 이러한 특정 실시예에서, 제1 단결정 규소 이미터 영역(112) 내의 제1 전도형의 불순물의 총 농도는 제2 단결정 규소 이미터 영역(114) 및 제1 단결정 규소 이미터 영역(112) 내의 제2 전도형의 불순물의 총 농도보다 대략 10배 크다. 실시예에서, 태양 전지는 제1 단결정 규소 이미터 영역(112)에 전기적으로 접속된 제1 전도성 컨택 구조체(120), 및 제2 단결정 규소 이미터 영역(114)에 전기적으로 접속된 제2 전도성 컨택 구조체(120)를 추가로 포함한다.
종합적으로, 소정 재료가 구체적으로 전술되었지만, 일부 재료는 본 개시내용의 실시예의 사상 및 범주 내에 있는 다른 그러한 실시예에서 다른 재료로 용이하게 대체될 수 있다. 예를 들어, 실시예에서, 상이한 재료 층을 형성하여 궁극적으로 태양 전지 기판을 제공할 수 있다. 하나의 그러한 실시예에서, 태양 전지 기판으로서 궁극적으로 사용하기 위하여 N형 규소층을 형성하는 대신에, III-V족 재료 층을 형성하여 궁극적으로 태양 전지 기판을 제공한다.
더욱이, N+ 및 P+형 도핑이 구체적으로 기술되어 있는 경우, 고려되는 다른 실시예들이 반대 전도형, 예컨대, P+ 및 N+형 도핑을 각각 포함한다는 것이 이해될 것이다. 부가적으로, 대부분 배면 컨택 태양 전지 구성이 언급되지만, 본 명세서에 기술된 접근법이 전면 컨택 태양 전지에도 또한 적용될 수 있음이 이해될 것이다. 다른 실시예에서, 전술한 소위 트렌치 없는 공정은 궁극적으로 트렌치-컨택 태양 전지들을 제조하기 위해 구현될 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같은 공정 흐름이 우선 구현될 수 있고, 트렌치들은 이미터 영역들 사이에 순차적으로 형성될 수 있다.
따라서, 간소화된 침착 공정을 이용하여 태양 전지를 제조하는 방법, 및 생산된 태양 전지가 개시되었다.
특정 실시예들이 위에 기술되었지만, 이들 실시예는 단일 실시예만이 특정 특징에 대해 기술된 경우에도 본 개시내용의 범주를 제한하도록 의도되지 않는다. 본 개시내용에 제공된 특징들의 예들은, 달리 언급되지 않는 한, 제한적이기보다는 예시적인 것으로 의도된다. 상기 설명은, 본 개시내용의 이익을 갖는 통상의 기술자에게 명백하게 되는 바와 같이, 그러한 대안예, 수정예 및 등가물을 포함하고자 의도된다.
본 개시내용의 범주는, 본 명세서에서 다루어지는 문제들 중 임의의 것 또는 전부를 완화시키든 그렇지 않든 간에, 본 명세서에 (명백히 또는 암시적으로) 개시된 임의의 특징부 또는 특징부들의 조합, 또는 이들의 임의의 일반화를 포함한다. 따라서, 새로운 청구항이 본 출원(또는 이에 대한 우선권을 주장하는 출원)의 절차 진행 동안 임의의 그러한 특징부들의 조합에 대해 만들어질 수 있다. 특히, 첨부된 청구범위와 관련하여, 종속 청구항으로부터의 특징부들이 독립 청구항의 특징부들과 조합될 수 있고, 각각의 독립 청구항으로부터의 특징부들은 단지 첨부된 청구범위에 열거된 특정 조합들이 아닌 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
일 실시예에서, 태양 전지를 제조하는 방법은 템플릿 기판을 침착 챔버 안으로 로딩하고, 템플릿 기판을 침착 챔버로부터 제거하지 않고, 침착 방법을 수행하는 단계를 포함한다. 침착 방법은 템플릿 기판 상에 제1 규소층을 형성하는 단계 - 제1 규소층은 제1 전도형임 -, 제1 규소층 상에 제2 규소층을 형성하는 단계 - 제2 규소층은 제1 전도형임 -, 제2 규소층 위에 제3 규소층을 형성하는 단계 - 제3 규소층은 제2 전도형임 -, 및 제3 규소층 상에 고체 상태 도핑층을 형성하는 단계 - 고체 상태 도핑층은 제1 전도형임 -를 포함한다.
일 실시예에서, 제1 규소층을 형성하는 단계, 제2 규소층을 형성하는 단계, 및 제3 규소층을 형성하는 단계는 범위가 대략 섭씨 1000 내지 1300 도인 온도에서 규소를 침착하는 단계를 포함하고, 및 고체 상태 도핑층을 형성하는 단계는 범위가 대략 섭씨 400 내지 1000 도인 온도에서 침착하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 침착 챔버 안으로 템플릿 기판을 로딩하는 것은 범위가 대략 섭씨 400 내지 800 도인 챔버 온도에서 침착 챔버 안으로 로딩하는 것을 포함하고, 고체 상태 도핑층을 형성하는 단계는 범위가 대략 섭씨 400 내지 800 도인 챔버 온도에서 침착하는 단계를 포함하고, 방법은 제3 규소층 상에 고체 상태 도핑층을 형성하는 단계 직후에, 침착 챔버로부터 템플릿 기판을 제거하는 단계를 추가로 포함한다.
일 실시예에서, 제2 규소층 위에 제3 규소층을 형성하는 단계는 제2 규소층 위에 단결정 규소층으로서 제3 규소층을 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 제1 규소층을 형성하는 단계는 인 농도의 범위가 대략 1E18 내지 1E20 원자수/㎤인 N형 단결정 규소층을 형성하는 단계를 포함하고, 제2 규소층을 형성하는 단계는 인 농도의 범위가 대략 1E14 내지 1E17 원자수/㎤인 N형 단결정 규소층을 형성하는 단계를 포함하고, 제3 규소층을 형성하는 단계는 붕소 농도의 범위가 대략 1E18 내지 1E20 원자수/㎤인 P형 단결정 규소층을 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 제1 규소층을 형성하는 단계는 두께의 범위가 대략 0.1 내지 10 마이크로미터인 N형 단결정 규소층을 형성하는 단계를 포함하고, 제2 규소층을 형성하는 단계는 두께의 범위가 대략 10 내지 100 마이크로미터인 N형 단결정 규소층을 형성하는 단계를 포함하고, 제3 규소층을 형성하는 단계는 두께의 범위가 대략 0.1 내지 1 마이크로미터인 P형 단결정 규소층을 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 침착 방법은 제2 규소층 상에 얇은 산화물층을 형성하는 단계를 추가로 포함하고, 제2 규소층 위에 제3 규소층을 형성하는 단계는 얇은 산화물층 상에 단결정 규소층으로서 제3 규소층을 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 제2 규소층 상에 얇은 산화물층을 형성하는 단계는 얇은 산화물층을 침착하는 단계 또는 얇은 산화물층을 열적 성장시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 방법은, 제3 규소층 상에 고체 상태 도핑층을 형성하는 단계에 후속하여, 침착 챔버로부터 템플릿 기판을 제거하는 단계, 및, 침착 챔버로부터 템플릿 기판을 제거하는 단계에 후속하여, 고체 상태 도핑층으로부터의 도펀트들을 제3 규소층의 영역들 안으로 침투시키는 단계를 추가로 포함한다.
일 실시예에서, 방법은, 제3 규소층 상에 고체 상태 도핑층을 형성하는 단계에 후속하여, 침착 챔버로부터 템플릿 기판을 제거하는 단계, 및, 침착 챔버로부터 템플릿 기판을 제거하는 단계에 후속하여, 태양 전지를 위한 단일 재료 스택으로서, 템플릿 기판으로부터 제1 규소층, 제2 규소층, 및 제3 규소층을 분리하는 단계를 추가로 포함한다.
일 실시예에서, 방법은, 제3 규소층 상에 고체 상태 도핑층을 형성하는 단계에 후속하여, 침착 챔버로부터 템플릿 기판을 제거하는 단계, 및, 침착 챔버로부터 템플릿 기판을 제거하는 단계에 후속하여, 제3 규소층 위에 금속배선 구조체를 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
일 실시예에서, 침착 방법은 제2 규소층 상에 얇은 산화물층을 형성하는 단계를 추가로 포함하고, 제2 규소층 위에 제3 규소층을 형성하는 단계는 얇은 산화물층 상에 다결정 규소층으로서 제3 규소층을 형성하는 단계를 포함하고, 제1 규소층을 형성하는 단계 및 제2 규소층을 형성하는 단계는 범위가 대략 섭씨 1000 내지 1300 도인 온도에서 규소를 침착하는 단계를 포함하고, 제3 규소층을 형성하는 단계는 범위가 대략 섭씨 400 내지 800 도인 온도에서 규소를 침착하는 단계를 포함하고, 고체 상태 도핑층을 형성하는 단계는 범위가 대략 섭씨 400 내지 1000 도인 온도에서 침착하는 단계를 포함한다.
실시예에서, 태양 전지를 제조하는 방법은 챔버 온도의 범위가 대략 섭씨 400 내지 800 도인 침착 챔버 안으로 다공성 규소 기판을 로딩하고, 침착 챔버로부터 다공성 규소 기판을 제거하지 않고, 침착 방법을 수행하는 단계를 포함한다. 침착 방법은, 범위가 대략 섭씨 1000 내지 1300 도인 온도에서 다공성 규소 기판 상에 제1 N형 단결정 규소층을 형성하는 단계 - 제1 N형 단결정 규소층은 인 농도의 범위가 대략 1E18 내지 1E20 원자수/㎤이며 두께의 범위가 대략 0.1 내지 10 마이크로미터임 -, 범위가 대략 섭씨 1000 내지 1300 도인 온도에서 제1 N형 단결정 규소층 상에 제2 N형 단결정 규소층을 형성하는 단계 - 제2 N형 단결정 규소층은 인 농도의 범위가 대략 1E14 내지 1E17 원자수/㎤이며 두께의 범위가 대략 10 내지 100 마이크로미터임 -, 제2 N형 단결정 규소층 상에 얇은 산화물층을 형성하는 단계, 범위가 대략 섭씨 1000 내지 1300 도인 온도에서 얇은 산화물층 상에 P형 단결정 규소층을 형성하는 단계 - P형 단결정 규소층은 붕소 농도의 범위가 대략 1E18 내지 1E20 원자수/㎤이고 두께의 범위가 대략 0.1 내지 1 마이크로미터임 -, 범위가 대략 섭씨 400 내지 800 도인 온도에서 P형 단결정 규소층 상에 PSG(phosphosilicate glass) 층을 형성하는 단계, 및 PSG 층을 형성하는 단계에 후속하여, 침착 챔버로부터 다공성 규소 기판을 제거하고 후속적으로 방법을 수행하는 단계를 포함한다. 방법은 PSG 층으로부터의 인 도펀트들을 P형 단결정 규소층의 영역들 안으로 침투시키는 단계, 태양 전지를 위한 단일 재료 스택으로서, 다공성 규소 기판으로부터 제1 N형 단결정 규소층, 제2 N형 단결정 규소층, 및 P형 단결정 규소층을 분리하는 단계, 및 P형 단결정 규소층 위에 금속배선 구조체를 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, PSG 층으로부터의 인 도펀트들을 P형 단결정 규소층의 영역들 안으로 침투시키는 단계는 PSG 층의 부분들을 레이저 조사하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 태양 전지를 위한 단일 재료 스택을 분리하는 단계는 태양 전지의 수광 표면으로서 제1 N형 단결정 규소층을 제공하는 단계를 포함하고, 방법은 태양 전지의 수광 표면을 텍스처화하는 단계를 추가로 포함한다.
실시예에서, 태양 전지는, 수광 표면 및 배면 표면을 갖는 기판, 기판의 배면 표면 상에 배치된 얇은 유전체층, 얇은 유전체층의 제1 부분 상에 배치되고 제1 전도형의 불순물로 도핑된 제1 단결정 규소 이미터 영역, 얇은 유전체층의 제1 부분 상에 배치된 제1 단결정 규소 이미터 영역에 근접하게 얇은 유전체층의 제2 부분 상에 배치된 제2 단결정 규소 이미터 영역 - 제2 단결정 규소 이미터 영역은 반대인, 제2 전도형의 불순물로 도핑됨 -, 및 제1 단결정 규소 이미터 영역과 제2 단결정 규소 이미터 영역 사이의 P/N 접합을 포함한다.
일 실시예에서, 제1 단결정 규소 이미터 영역은 제2 전도형의 불순물을 추가로 포함한다.
일 실시예에서, 제1 단결정 규소 이미터 영역 내의 제1 전도형의 불순물의 총 농도는 제2 단결정 규소 이미터 영역 및 제1 단결정 규소 이미터 영역 내의 제2 전도형의 불순물의 총 농도보다 대략 10배 크다.
일 실시예에서, 태양 전지는 제1 단결정 규소 이미터 영역에 전기적으로 접속되는 제1 전도성 컨택 구조체, 및 제2 단결정 규소 이미터 영역에 전기적으로 접속되는 제2 전도성 컨택 구조체를 추가로 포함한다.

Claims (20)

  1. 태양 전지로서,
    수광 표면 및 배면 표면을 갖는 단결정 규소 반도체 기판;
    기판의 배면 표면 상에 직접 배치된 유전체층; 및
    유전체층 상에 직접 배치된 단결정 규소층 - 유전체층은 기판과 단결정 규소층 사이에 존재함 -을 포함하고,
    단결정 규소층은 제1 전도형의 불순물로 도핑된 제1 단결정 규소 이미터 영역 및 반대인, 제2 전도형의 불순물로 도핑된 제2 단결정 규소 이미터 영역을 포함하고, 제1 단결정 규소 이미터 영역 및 제2 단결정 규소 이미터 영역은 유전체층과 직접 접촉하고;
    제1 단결정 규소 이미터 영역은 제2 단결정 규소 이미터 영역과 직접 접촉하여 제1 단결정 규소 이미터 영역과 제2 단결정 규소 이미터 영역 사이에 P/N 접합을 형성하는, 태양 전지.
  2. 제1항에 있어서, 제1 단결정 규소 이미터 영역은 제2 전도형의 불순물을 추가로 포함하는, 태양 전지.
  3. 제2항에 있어서, 제1 단결정 규소 이미터 영역 내의 제1 전도형의 불순물의 총 농도는 제1 및 제2 단결정 규소 이미터 영역 내의 제2 전도형의 불순물의 총 농도보다 적어도 10배(one order of magnitude) 큰, 태양 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    제1 단결정 규소 이미터 영역에 전기적으로 접속되는 제1 전도성 컨택 구조체; 및
    제2 단결정 규소 이미터 영역에 전기적으로 접속되는 제2 전도성 컨택 구조체를 추가로 포함하는, 태양 전지.
  5. 제1항에 있어서, 유전체층은 가돌리늄 산화물을 포함하는, 태양 전지.
  6. 태양 전지를 제조하는 방법으로서,
    침착 챔버 안으로 템플릿 기판을 로딩하고, 침착 챔버로부터 템플릿 기판을 제거하지 않고, 침착 방법을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 침착 방법은:
    템플릿 기판 상에 제1 규소층을 형성하는 단계 - 제1 규소층은 제1 전도형임 -;
    제1 규소층 상에 제2 규소층을 형성하는 단계 - 제2 규소층은 제1 전도형임 -;
    제2 규소층 위에 제3 규소층을 형성하는 단계 - 제3 규소층은 제2 전도형임 -; 및
    제3 규소층 상에 고체 상태 도핑층을 형성하는 단계 - 고체 상태 도핑층은 제1 전도형임 - 를 포함하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 제1 규소층을 형성하는 단계, 제2 규소층을 형성하는 단계, 및 제3 규소층을 형성하는 단계는 범위가 섭씨 1000 내지 1300 도인 온도에서 규소를 침착하는 단계를 포함하고, 고체 상태 도핑층을 형성하는 단계는 범위가 섭씨 400 내지 1000 도인 온도에서 침착하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 침착 챔버 안으로 템플릿 기판을 로딩하는 것은 범위가 섭씨 400 내지 800 도인 챔버 온도에서 침착 챔버 안으로 로딩하는 것을 포함하고, 고체 상태 도핑층을 형성하는 단계는 범위가 섭씨 400 내지 800 도인 챔버 온도에서 침착하는 단계를 포함하고, 상기 방법은:
    제3 규소층 상에 고체 상태 도핑층을 형성하는 단계 직후에, 침착 챔버로부터 템플릿 기판을 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  9. 제6항에 있어서, 제2 규소층 위에 제3 규소층을 형성하는 단계는 제2 규소층 위에 단결정 규소층으로서 제3 규소층을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제6항에 있어서, 제1 규소층을 형성하는 단계는 인(phosphorous) 농도의 범위가 1E18 내지 1E20 원자수/㎤인 N형 단결정 규소층을 형성하는 단계를 포함하고, 제2 규소층을 형성하는 단계는 인 농도의 범위가 1E14 내지 1E17 원자수/㎤인 N형 단결정 규소층을 형성하는 단계를 포함하고, 제3 규소층을 형성하는 단계는 붕소 농도의 범위가 1E18 내지 1E20 원자수/㎤인 P형 단결정 규소층을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
KR1020177010608A 2014-09-24 2015-09-22 간소화 침착 공정으로 제조한 태양 전지 KR102487510B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/495,565 US9559236B2 (en) 2014-09-24 2014-09-24 Solar cell fabricated by simplified deposition process
US14/495,565 2014-09-24
PCT/US2015/051561 WO2016049091A1 (en) 2014-09-24 2015-09-22 Solar cell fabricated by simplified deposition process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170057388A KR20170057388A (ko) 2017-05-24
KR102487510B1 true KR102487510B1 (ko) 2023-01-10

Family

ID=55526534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177010608A KR102487510B1 (ko) 2014-09-24 2015-09-22 간소화 침착 공정으로 제조한 태양 전지

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9559236B2 (ko)
KR (1) KR102487510B1 (ko)
CN (1) CN107002277A (ko)
DE (1) DE112015004353T5 (ko)
TW (1) TWI686958B (ko)
WO (1) WO2016049091A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9985159B2 (en) * 2015-11-13 2018-05-29 Alliance For Sustainable Energy, Llc Passivated contact formation using ion implantation

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5053083A (en) 1989-05-08 1991-10-01 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Bilevel contact solar cells

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5254480A (en) * 1992-02-20 1993-10-19 Minnesota Mining And Manufacturing Company Process for producing a large area solid state radiation detector
US6749687B1 (en) 1998-01-09 2004-06-15 Asm America, Inc. In situ growth of oxide and silicon layers
US7388147B2 (en) * 2003-04-10 2008-06-17 Sunpower Corporation Metal contact structure for solar cell and method of manufacture
WO2011072161A2 (en) * 2009-12-09 2011-06-16 Solexel, Inc. High-efficiency photovoltaic back-contact solar cell structures and manufacturing methods using thin planar semiconductors
US7705237B2 (en) * 2006-11-27 2010-04-27 Sunpower Corporation Solar cell having silicon nano-particle emitter
US7960644B2 (en) * 2007-11-09 2011-06-14 Sunpreme, Ltd. Low-cost multi-junction solar cells and methods for their production
WO2009114108A2 (en) 2008-03-08 2009-09-17 Crystal Solar, Inc. Integrated method and system for manufacturing monolithic panels of crystalline solar cells
US8187979B2 (en) * 2009-12-23 2012-05-29 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Workpiece patterning with plasma sheath modulation
US20110174376A1 (en) 2010-01-19 2011-07-21 Amberwave, Inc. Monocrystalline Thin Cell
US20120060904A1 (en) * 2010-09-13 2012-03-15 Smith David D Fabrication Of Solar Cells With Silicon Nano-Particles
US8492253B2 (en) 2010-12-02 2013-07-23 Sunpower Corporation Method of forming contacts for a back-contact solar cell
US8486746B2 (en) 2011-03-29 2013-07-16 Sunpower Corporation Thin silicon solar cell and method of manufacture
US8658458B2 (en) * 2011-06-15 2014-02-25 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Patterned doping for polysilicon emitter solar cells
JP5884911B2 (ja) * 2012-08-09 2016-03-15 信越化学工業株式会社 太陽電池の製造方法
US9306087B2 (en) 2012-09-04 2016-04-05 E I Du Pont De Nemours And Company Method for manufacturing a photovoltaic cell with a locally diffused rear side
US20140130854A1 (en) * 2012-11-12 2014-05-15 Samsung Sdi Co., Ltd. Photoelectric device and the manufacturing method thereof
US9293624B2 (en) 2012-12-10 2016-03-22 Sunpower Corporation Methods for electroless plating of a solar cell metallization layer
US9530923B2 (en) * 2012-12-21 2016-12-27 Sunpower Corporation Ion implantation of dopants for forming spatially located diffusion regions of solar cells
US20150280043A1 (en) * 2014-03-27 2015-10-01 David D. Smith Solar cell with trench-free emitter regions

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5053083A (en) 1989-05-08 1991-10-01 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Bilevel contact solar cells

Also Published As

Publication number Publication date
US9559236B2 (en) 2017-01-31
KR20170057388A (ko) 2017-05-24
US20160087140A1 (en) 2016-03-24
DE112015004353T5 (de) 2017-06-14
CN107002277A (zh) 2017-08-01
WO2016049091A1 (en) 2016-03-31
TW201626585A (zh) 2016-07-16
TWI686958B (zh) 2020-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6321861B2 (ja) ワイドバンドギャップ半導体材料含有のエミッタ領域を有する太陽電池
US8790957B2 (en) Method of fabricating a back-contact solar cell and device thereof
US9018516B2 (en) Solar cell with silicon oxynitride dielectric layer
AU2021225181B2 (en) Solar cell with trench-free emitter regions
US20110139231A1 (en) Back junction solar cell with selective front surface field
KR102547609B1 (ko) 블리스터 없는 태양 전지용 다결정 규소
WO2016160535A1 (en) Passivation layer for solar cells
KR20160061409A (ko) 태양 전지를 생성하는 방법
KR102487510B1 (ko) 간소화 침착 공정으로 제조한 태양 전지
CN102683504B (zh) 通过离子注入砷改进晶体硅太阳能电池制作工艺的方法
JP5645734B2 (ja) 太陽電池素子
KR20210043013A (ko) 태양 전지의 수광 표면의 패시베이션
JP2016039246A (ja) 光電変換素子
TWI612682B (zh) 具氮氧化矽介電層之太陽能電池

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant