KR102497699B1 - 태양전지 및 그 도핑 영역 구조, 전지 모듈 및 태양광발전 시스템 - Google Patents

태양전지 및 그 도핑 영역 구조, 전지 모듈 및 태양광발전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양전지 기술분야에 적용되고, 태양전지 및 그 도핑 영역 구조, 전지 모듈 및 태양광발전 시스템을 제공한다. 상기 도핑 영역 구조는 규소 기판 상에 순차적으로 구비되는 제1 도핑층, 부동태화층 및 제2 도핑층을 포함하며; 부동태화층은 홀 영역에 제1 도핑층 및/또는 제2 도핑층이 구비된 다공 구조이며; 제1 도핑층과 제2 도핑층은 도핑 극성이 동일하다. 본 발명에서 제공하는 태양전지의 도핑 영역 구조는, 종래의 터널링층의 두께에 대한 정밀한 요구로 인하여 생산이 어렵고 전환 효율이 제한되는 문제를 해결하였다.

Description

태양전지 및 그 도핑 영역 구조, 전지 모듈 및 태양광발전 시스템{DOPED REGION STRUCTURE AND SOLAR CELL COMPRISING THE SAME, CELL ASSEMBLY, AND PHOTOVOLTAIC SYSTEM}
본 발명은 태양전지 기술분야에 속하는 것으로서, 특히 태양전지 및 그 도핑 영역 구조, 전지 모듈 및 태양광발전 시스템에 관한 것이다.
태양전지 발전은 지속 가능한 청정 에너지원으로서, 이는 반도체 p-n 접합의 광기전력 효과를 이용하여 태양광을 전기 에너지로 전환시킬 수 있고, 전환 효율은 태양전지 성능의 중요한 지표이다. IBC(Interdigitated back contact) 전지, 즉 맞물림형 배면 접촉 전지는 그 양/음극이 모두 전지의 배면에 설계되어, 앞표면이 금속 격자선에 의해 차단되는 것을 철저하게 방지하고, 금속 격자선 차단으로 초래되는 광학 손실을 근절하며, 아울러 전극 너비를 종래에 비하여 더욱 넓게 설계할 수 있어 직렬연결 저항 손실을 감소시키고 전환 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 그리고 정면에 전극이 없는 설계로 인하여, 제품 외관이 더욱 미관적이고, 여러 가지 응용 시나리오에 적합하다.
종래의 도핑 다결정 규소 부동태화의 IBC 전지는, 터널링층을 통하여 도핑 다결정 규소와 규소 기판 사이의 격리를 형성하여 도핑 다결정 규소 - 터널링층(절연층) - 규소 기판 적층 유형의 부동태화 접촉 구조를 형성한다. 여기서, 터널링 저항에 대한 터널링층 두께의 영향이 아주 민감한 바, 터널링층은 양호한 저항률을 형성하기 위하여, 충분히 얇아야 하며; 반대로 터널링층은 양호한 부동태화 효과를 구현하기 위하여, 충분히 두꺼워야 하기 때문에, 터널링층의 두께 범위에 대한 요구를 아주 엄격하게 제어하지만, 생산 과정에서 터널링층 두께의 정확성을 제어하기 어렵기 때문에, 규모화 생산을 형성하기 어렵고, 또한 후속 생산 공정 중의 열처리 과정에 대하여 일정한 요구가 있기 때문에, 최종적으로 전지 전환 효율을 제한한다.
본 발명의 실시예는 태양전지의 도핑 영역 구조를 제공하여 종래의 터널링층 두께에 대한 정밀한 요구로 인하여 생산이 어렵고 전환 효율이 제한되는 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예는 하기와 같이 구현되는 바, 태양전지의 도핑 영역 구조에 있어서,
규소 기판 상에 순차적으로 구비되는 제1 도핑층, 부동태화층 및 제2 도핑층을 포함하며;
상기 부동태화층은 홀 영역에서 상기 제1 도핑층 및/또는 상기 제2 도핑층을 구비하는 다공 구조이다.
더욱 나아가, 상기 제1 도핑층과 상기 제2 도핑층은 도핑 극성이 동일하다.
더욱 나아가, 상기 다공 구조의 홀 직경은 20um 이하이다.
더욱 나아가, 상기 다공 구조의 홀 직경은 10um 이하이다.
더욱 나아가, 상기 다공 구조의 홀 직경은 1000nm 이하이고, 홀은 홀 직경이 1000nm 이하인 나노 레벨 홀로 구비되며, 홀 면밀도는 106~108/cm2에 도달할 수 있다. 홀 직경이 1000nm 이하인 나노 레벨의 홀을 구비함으로써, 제2 도핑층과 규소 기판의 총 접촉 면적이 크게 감소되고, 저항을 낮추는 동시에 재결합이 발생하는 것을 크게 감소시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
더욱 나아가, 상기 다공 구조의 비 홀 영역에 상기 제1 도핑층 및/또는 상기 제2 도핑층의 도핑 유형과 같은 도펀트가 포함된다.
더욱 나아가, 상기 다공 구조의 홀 영역의 일부에 상기 제1 도핑층 및/또는 상기 제2 도핑층이 포함된다.
더욱 나아가, 상기 다공 구조의 홀 영역의 면적이 상기 다공 구조의 전체 면적에서 차지하는 비례값은 20% 이하이다.
더욱 나아가, 상기 부동태화층의 두께는 0.5~10nm이다.
더욱 나아가, 상기 부동태화층의 두께는 0.8~2nm이다.
더욱 나아가, 상기 부동태화층은 산화층, 탄화규소층 및 비결정성 규소층 중의 하나 또는 복수개의 조합이다.
더욱 나아가, 상기 산화층은 산화규소층, 산화알루미늄층 중의 한 층 또는 복수 층으로 구성된다.
더욱 나아가, 상기 부동태화층 중의 탄화규소층은 수소화 탄화규소층을 포함한다.
더욱 나아가, 상기 제1 도핑층의 도핑 농도는 상기 규소 기판의 도핑 농도와 상기 제2 도핑층의 도핑 농도 사이에 있다.
더욱 나아가, 상기 제1 도핑층의 접합 깊이는 1.5um 이하이다.
더욱 나아가, 상기 제1 도핑층은 Ⅲ족 또는 Ⅴ족 원소가 도핑된 도핑 단결정 규소층이다.
더욱 나아가, 상기 제2 도핑층은 도핑 다결정 규소층 또는 도핑 탄화규소층 또는 도핑 비결정성 규소층을 포함한다.
더욱 나아가, 상기 제2 도핑층 중의 도핑 탄화규소층은 굴절률이 서로 다른 적어도 한 층의 도핑 탄화규소막으로 구성된다.
더욱 나아가, 각 층의 상기 도핑 탄화규소막의 굴절률은 규소 기판으로부터 외부로 순차적으로 낮아진다.
더욱 나아가, 상기 제2 도핑층 중의 도핑 탄화규소층은 도핑 수소화 탄화규소층을 포함하고, 상기 도핑 수소화 탄화규소층은 전도율이 0.01S·cm 이상이고, 두께가 10nm 이상이다.
본 발명의 다른 실시예는 또한, 규소 기판; 극성이 반대되고, 번갈아 상기 규소 기판 배면에 구비되는 제1 도핑 영역과 제2 도핑 영역; 상기 규소 기판 정면에 구비되는 제1 유전체층; 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역 사이에 구비되는 제2 유전체층; 및 상기 제1 도핑 영역 상에 구비되는 제1 전도층과 상기 제2 도핑 영역 상에 구비되는 제2 전도층;을 포함하며; 상기 제1 도핑 영역 및/또는 상기 제2 도핑 영역은 상기 도핑 영역 구조를 사용하는 태양전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
더욱 나아가, 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역 중의 하나는 상기 도핑 영역 구조를 사용하고, 다른 하나는 상기 규소 기판 배면에 구비되는 제3 도핑층이다.
더욱 나아가, 상기 제3 도핑층은 Ⅲ족 또는 Ⅴ족 원소가 도핑된 도핑 단결정 규소층이다.
더욱 나아가, 상기 규소 기판 배면에 요홈이 이격되게 구비되고, 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역은 번갈아 각 상기 요홈 내에 구비된다.
더욱 나아가, 상기 규소 기판 배면에 요홈이 이격되게 구비되며, 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역 중의 하나는 상기 요홈 내에 구비되고, 다른 하나는 상기 요홈 외부에 구비된다.
더욱 나아가, 상기 제1 도핑 영역과 제2 도핑 영역 사이에 트렌치가 구비된다.
더욱 나아가, 상기 제1 도핑 영역 및/또는 상기 제2 도핑 영역은 상기 요홈 내외의 일부 영역에 구비된다.
더욱 나아가, 상기 제1 유전체층과 상기 제2 유전체층은 산화알루미늄층, 질화규소층, 산질화규소층, 탄화규소층, 비결정성 규소층 및 산화규소층 중의 하나 또는 복수개의 조합이다.
더욱 나아가, 상기 제1 유전체층 및/또는 상기 제2 유전체층은 산화알루미늄층과 탄화규소층이거나, 또는 산화규소층과 탄화규소층이며;
상기 제1 유전체층의 두께는 50nm 이상이고, 상기 제2 유전체층의 두께는 25nm 이상이다.
더욱 나아가, 상기 제1 유전체층 중의 산화알루미늄층 또는 산화규소층의 두께는 40nm 이하이고, 상기 제2 유전체층 중의 산화알루미늄층 또는 산화규소층의 두께는 25nm 이하이며, 상기 제1 유전체층 및/또는 상기 제2 유전체층 중의 탄화규소층의 두께는 10nm 이상이다.
더욱 나아가, 상기 제1 유전체층 및/또는 상기 제2 유전체층 중의 탄화규소층은 굴절률이 서로 다른 적어도 한 층의 탄화규소막으로 구성된다.
더욱 나아가, 각 층의 상기 탄화규소막의 굴절률은 규소 기판으로부터 외부로 순차적으로 낮아진다.
더욱 나아가, 상기 제1 유전체층 및/또는 상기 제2 유전체층의 외층에는 불화마그네슘층이 더 구비된다.
더욱 나아가, 상기 제1 전도층과 상기 제2 전도층은 TCO 투명 전도막 및/또는 금속 전극이다.
더욱 나아가, 상기 금속 전극은 은 전극, 구리 전극, 알루미늄 전극, 주석 피복 구리 전극 또는 은 피복 구리 전극을 포함한다.
더욱 나아가, 상기 구리 전극은 전기 도금 공정으로 제조한 전기 도금 구리 또는 물리기상증착으로 제조한 구리 전극이다.
더욱 나아가, 상기 규소 기판 정면과 상기 제1 유전체층 사이에는 전기장층 또는 부동 접합이 더 구비된다.
더욱 나아가, 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역 중의 하나는 P형 도핑 영역이고, 다른 하나는 N형 도핑 영역이며, 상기 P형 도핑 영역 중의 부동태화층의 두께는 상기 N형 도핑 영역 중의 부동태화층의 두께보다 크다.
더욱 나아가, 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역 중의 하나는 P형 도핑 영역이고, 다른 하나는 N형 도핑 영역이며, 상기 P형 도핑 영역 중의 부동태화층의 홀 밀도는 상기 N형 도핑 영역 중의 부동태화층의 홀 밀도보다 크다.
본 발명의 다른 실시예는 또한, 규소 기판; 상기 규소 기판 배면에 구비되는 상기 도핑 영역 구조; 상기 도핑 영역 구조 상에 구비되는 제3 유전체층; 상기 규소 기판 정면에 순차적으로 구비되는 제4 도핑층 및 제4 유전체층; 및 상기 도핑 영역 구조와 전기적으로 연결되는 제3 전도층 및 상기 제4 도핑층과 전기적으로 연결되는 제4 전도층;을 포함하며; 상기 도핑 영역 구조와 상기 제4 도핑층의 극성이 반대되는 태양전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 실시예는 전술한 하나의 태양전지를 포함하는 전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 실시예는 전술한 하나의 전지 모듈을 포함하는 태양광발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 실시예는 전술한 다른 하나의 태양전지를 포함하는 전지 모듈을 제공하는 것을 목적한다.
본 발명의 다른 실시예는 전술한 다른 하나의 전지 모듈을 포함하는 태양광발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예가 제공하는 태양전지의 도핑 영역 구조는, 순차적으로 구비된 제1 도핑층, 부동태화층 및 제2 도핑층을 통하여 종래 기술 중의 부동태화 접촉 구조를 대체하며, 부동태화층을 다공 구조로 구비하고, 홀 영역에 제1 도핑층 및/또는 제2 도핑층을 구비함으로써, 부동태화층의 홀 영역에 전도 채널을 형성하여 부동태화층을 위하여 양호한 저항률을 형성하고, 이는 저항에 대한 부동태화층 두께의 영향의 민감성을 낮추어, 부동태화층 두께에 대한 제어 요구를 낮추므로, 부동태화층의 제조 방법이 종래에 비하여 더욱 다양할 수 있다. 일 실시예에서, 홀은 홀 직경이 1000nm 이하인 나노 레벨 홀로 구비되는데, 이때 홀 면밀도는 106~108/cm2에 달할 수 있다. 홀 직경이 1000nm 이하인 나노 레벨의 홀을 구비함으로써, 제2 도핑층과 규소 기판의 총 접촉 면적이 크게 감소되어, 저항을 낮추는 동시에, 재결합이 발생하는 것을 크게 감소시키는 것을 이해할 수 있다. 아울러, 규소 기판과 부동태화층 사이에 제1 도핑층을 구비하여 표면 전자 구멍을 증강시키는 하나의 분리 전기장을 형성함으로써, 부동태화 효과를 향상시킬 수 있다. 아울러, 제1 도핑층과 규소 기판의 페르미 준위가 다르기 때문에, 제1 도핑층이 페르미 준위를 개변시키고, 불순물(전이금속)의 고체 농도를 증가시켜, 추가의 불순물 흡수 효과를 가져올 수 있다. 아울러 다공 구조 상에서 제2 도핑층과 규소 기판 사이는 도핑된 홀 영역 및 제1 도핑층을 통하여 연결됨으로써, 제조된 전지의 전체 저항을 더욱 낮추고, 최종적으로 전지의 전환 효율을 향상시키며, 종래의 터널링층의 두께에 대한 정밀한 요구로 인하여 생산이 어렵고 전환 효율이 제한되는 문제를 해결하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예가 제공하는 태양전지의 도핑 영역 구조의 구조 모식도이다.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예가 제공하는 태양전지의 여러 가지 실시예의 구조 모식도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예가 제공하는 태양전지의 구조 모식도이다.
본 발명의 목적, 기술방안 및 장점을 더욱 명료하게 하기 위하여, 이해 실시예와 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 진일보로 상세히 설명하도록 한다. 여기에 기재된 구체적인 실시예는 단지 본 발명의 해석에 불과하고 본 발명을 제한하는 것이 아님을 이해하여야 할 것이다.
본 발명에서, 명확한 규정과 제한이 있는 것을 제외하고, 용어 "설치", "상호 연결", "연결" 등은 광의적으로 이해되어야 하는 바, 예를 들면, 고정 연결일 수도 있고, 장탈가능한 연결일 수도 있으며, 또는 일체로 연결할 수도 있으며; 기계적 연결일 수도 있고 전기적인 연결일 수도 있으며; 직접 상호 연결될 수도 있고, 또는 중간 매개체를 통하여 간접적으로 상호 연결될 수도 있으며, 또는 두 소자 내부의 연통일 수도 있다. 당업계의 기술자들은 구체적인 상황에 따라 상기 용어의 본 발명 중에서의 구체적인 뜻을 이해할 수 있을 것이다. 본 명세서 사용된 "및/또는"에는 하나 또는 복수의 관련 나열된 항목의 임의의 및 모든 조합이 포함된다.
본 발명은 순차적으로 구비된 제1 도핑층, 부동태화층 및 제2 도핑층을 통하여 종래 기술 중의 부동태화 접촉 구조를 대체하며, 부동태화층을 다공 구조로 구비하고, 홀 영역에 제1 도핑층 및/또는 제2 도핑층을 구비함으로써, 부동태화층의 홀 영역에 전도 채널을 형성하여, 부동태화층을 위하여 양호한 저항률을 형성하고, 이는 부동태화층 두께의 저항에 미치는 영향의 민감성을 낮추어, 부동태화층 두께에 대한 제어 요구를 낮추므로, 부동태화층의 제조 방법이 종래에 비하여 더욱 다양할 수 있으며; 아울러 규소 기판과 부동태화층 사이에 제1 도핑층을 구비하여 표면 전자 구멍을 증강시키는 하나의 분리 전기장을 형성하여, 부동태화 효과를 향상시키며; 아울러 제1 도핑층과 규소 기판의 페르미 준위가 다르기 때문에, 제2 도핑층이 페르미 준위를 개변시키고, 이는 불순물(전이금속)의 고체 농도를 증가시켜, 추가의 불순물 흡수 효과를 가져오며; 아울러 다공 구조 상에서 제2 도핑층과 규소 기판 사이는 도핑된 홀 영역 및 제1 도핑층을 통하여 연결되어, 나아가 제조된 전지의 전체 저항을 낮추고, 최종적으로 전지의 전환 효율을 향상시키며, 종래의 터널링층의 두께에 대한 정밀한 요구로 인하여 생산이 어렵고 전환 효율을 제한하는 문제를 해결하였다.
실시예1
본 발명의 실시예는 태양전지의 도핑 영역 구조를 제공하는 바, 설명의 편리를 위하여, 단지 본 발명의 실시예와 관련된 부분만 도시하였으며, 도 1에 도시된 바를 참조하면, 본 발명의 실시예가 제공하는 태양전지의 도핑 영역 구조는,
순차적으로 규소 기판(10) 상에 구비되는 제1 도핑층(11), 부동태화층(12) 및 제2 도핑층(13)을 포함하며;
여기서 부동태화층(12)은 홀 영역에서 제1 도핑층(11) 및/또는 제2 도핑층(13)을 구비하는 다공 구조이다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에서, 규소 기판(10)은 정상 작동 기간에 태양과 마주하는 정면 및 정면과 상대하는 배면을 구비하며, 정면은 수광면이고, 배면은 정면과 상대하게 규소 기판(10)의 타측에 설계되며; 다시 말하면, 상기 정면과 배면은 규소 기판(10)의 서로 다른 측에 위치하고 또한 반대 측이며, 본 실시예에서, 규소 기판(10)은 N형 단결정 규소 웨이퍼이고, 기타 실시예에서, 규소 기판(10)은 또한 예를 들면 다결정 규소 웨이퍼 또는 유사 단결정 규소 웨이퍼 등 기타 유형의 규소 웨이퍼일 수 있음을 이해할 것이며, 규소 기판(10) 유형은 또한 P형으로 구비될 수 있고, 실제 사용 수요에 의하여 규소 기판(10)에 대하여 설정을 진행할 수 있으며, 여기서는 구체적으로 제한하지 않는다.
여기서, 본 발명의 실시예에서, 부동태화층(12)은 바람직하게는 산화층, 탄화규소층 및 비결정성 규소층 중의 하나 또는 복수개의 조합이며; 본 발명의 일부 예시로서, 예를 들면 부동태화층(12)은 단일 재료의 산화층일 수 있고, 또한 여러 가지 재료의 산화층과 비결정성 규소층의 조합일 수 있으며, 또한 단일 재료의 여러 층의 서로 다른 굴절률의 비결정성 규소의 조합일 수 있고, 그리고 부동태화층(12)은 또한 산질화규소층, 질화규소층 등일 수 있다. 부동태화층(12)의 구체적인 구조 배치는 상기 나열된 몇 가지 방식이 포함되나 이에 제한되지 않고, 실제 사용 수요에 의하여 부동태화층(12)에 대하여 상응한 설정을 진행하며, 여기서는 구체적으로 제한하지 않는다. 나아가, 부동태화층(12)의 두께가 0.5~10nm이다. 본 발명의 바람직한 실시예로서, 부동태화층(12)의 두께는 0.8~2nm인 것이 바람직하다. 이때 부동태화층(12)의 두께는 종래 기술 중의 터널링층의 두께로 설정될 수 있고, 종래의 터널링층의 두께보다 더욱 두껍게 설정될 수도 있으며, 실제 사용 수요에 의하여 설정을 진행하고, 여기서는 구체적으로 제한하지 않는다.
본 발명의 일 바람직한 실시예에서, 구체적으로, 부동태화층(12)은 산화층과 탄화규소층인 것이 바람직하고, 이때 산화층과 탄화규소층은 규소 기판(10)으로부터 외부로 순차적으로 배열되며, 산화층과 내측의 제1 도핑층(11)이 접촉되고, 탄화규소층과 외측의 제2 도핑층(13)이 접촉된다. 나아가, 산화층은 산화규소층, 산화알루미늄층 중의 한 층 또는 복수 층으로 구성되며; 그러므로, 부동태화층(12)은 또한 산화층 중의 산화규소층과 산화알루미늄층의 결합일 수 있다. 여기서, 부동태화층(12) 중의 탄화규소층은 수소화 탄화규소층을 포함한다. 이때 수소화 탄화규소층 중의 수소는 확산 매커니즘 및 열효과의 작용 하에서 규소 기판(10)으로 진입하여, 규소 기판(10) 배면의 불포화 결합을 중화시키고, 규소 기판(10)의 결함을 부동태화시킴으로써, 금지대의 에너지대를 가전자대 또는 전도대로 전환시켜, 캐리어가 해당 부동태화층(12)을 통하여 제2 도핑층(13)으로 진입하는 확률을 향상시킨다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에서, 해당 부동태화층(12)은 대부분 다공 구조이고, 다공 구조는 추가의 화학 부식, 건식 에칭 또는 열확산 충격 등 방식을 통하여 제조 형성할 수 있으며, 실제 사용 수요에 의하여 제조를 진행하고, 여기서는 구체적으로 제한하지 않는다. 집고 넘어가야 할 바로는, 다공 구조는 부시 각도에서 해당 부동태화층(12)을 관찰할 때 나타나는 다공 구조이고, 횡단면 각도에서 해당 부동태화층(12)을 관찰할 때 다중 채널 구조로 나타난다. 이때 다공 구조 중에 존재하는 홀은 해당 부동태화층(12)을 완전히 관통하는 것이 존재하며; 또한 해당 부동태화층(12)을 완전히 관통하지 않는 것도 존재하고, 부동태화층(12) 표면에 홈/개구를 형성한다. 여기서 다공 구조의 홀 직경은 20um 이하이고, 이는 구체적으로 각 홀의 평균 홀 직경이 20um 이하이거나, 또는 모든 홀 중의 90%의 홀의 홀 직경이 모두 20um 이하일 수 있으며, 더욱 나아가, 상기 다공 구조의 홀 지경은 10um 이하이다. 더욱 나아가, 상기 다공 구조의 홀 직경은 1000nm 이하이고, 이때 홀은 홀 직경이 1000nm 이하인 나노 레벨 홀로 구비하며, 홀 면밀도는 106~108/cm2까지 높다. 홀 직경이 1000nm 이하인 나노 레벨의 홀을 구비하여, 제2 도핑층과 규소 기판의 총 접촉 면적이 크게 감소하여, 저항을 낮추는 동시에, 재결합이 발생하는 것을 크게 감소시키는 것을 이해할 것이다. 아울러 다공 구조의 홀 영역의 면적이 다공 구조의 전체 면적에서 차지하는 비례값은 20% 이하인 바, 즉 부동태화층(12) 상에 산발적으로 성기게 각 홀이 분포된다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에서, 다공 구조의 홀 영역에 제1 도핑층(11) 및/또는 제2 도핑층(13)을 구비하는 바, 다시 말하면, 홀 구역에 모두 제1 도핑층(11)을 구비하거나, 또는 모두 제2 도핑층(13)을 구비하거나, 또는 제1 도핑층(11) 및 제2 도핑층(13)을 혼합하여 구비할 수 있다. 집고 넘어가야 할 바로는, 실제 생산 제고 과정에서, 다공 구조의 홀 영역에는 또한 일부 제1 도핑층(11) 및/또는 제2 도핑층(13)을 포함할 수 있고, 이때 기타 제1 도핑층(11) 및/또는 제2 도핑층(13)이 채워지지 않은 부분은 공극 영역이다. 아울러 또한 집고 넘어가야 할 바로는, 홀 영역에는 제1 도핑층(11) 및/또는 제2 도핑층(13)이 채워지는 것을 허용할 뿐 아니라, 또한 열처리 과정(태양전지 생산 과정에서 공정 프로세스가 다름에 따라 여러 단계의 고온 처리 공정이 존재할 수 있음)의 침전 또는 분리 등 방식으로 생성된 불순물(예를 들면 수소, 산소 및 여러 가지 유형 금속 원소 포함)이 존재하는 것을 허용한다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에서, 다공 구조의 비 홀 영역에 제1 도핑층(11) 및/또는 제2 도핑층 도핑(13) 유형과 같은 도펀트가 포함되는 바, 예를 들면 제1 도핑층(11)과 제2 도핑층(13)이 N형 도핑(예를 인 도핑)일 때, 부동태화층(12)의 비 홀 영역에 확산된 N형 도펀트가 포함된다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에서, 제1 도핑층(11)은 규소 기판(10)과 부동태화층(12) 사이에 위치하고, 제1 도핑층(11)은 직접 이온 주입 등 방식을 통하여 직접 규소 기판(10) 상이 증착된 도핑층일 수 있으며, 이때 제1 도핑층(11)은 규소 기판(10) 상에 위치하고, 상응하게 부동태화층(12)은 제1 도핑층(11) 상에서 제조한 것이며; 제1 도핑층(11)은 또한 제2 도핑층(13)을 제조할 때, 도핑 소스가 직접 부동태화층(12)을 관통하거나 또는 다공 구조 중의 홀을 관통한 후 규소 기판(10)에서 형성한 도핑층일 수 있으며, 이때 제1 도핑층(11)은 규소 기판(10)에 위치하고, 상응하게 부동태화층(12)은 직접 규소 기판(10) 상에서 제조하며, 나아가 제2 도핑층(13)을 제조할 때, 이는 열확산을 통하여 규소 기판(10)으로 확산되고, 규소 기판(10) 중의 일부가 확산되어 제1 도핑층(11)으로 변한다. 이때, 제1 도핑층(11)의 도핑 농도는 규소 기판(10)의 도핑 농도와 제2 도핑층(13)의 도핑 농도 사이이고, 아울러 본 발명의 일 바람직한 실시예에서, 제1 도핑층(11)과 제2 도핑층(13)의 도핑 극성이 같은 바, 예를 들면 제2 도핑층(13)이 N형 도핑층일 때, 제1 도핑층(11)도 상응하게 N형 도핑층인 것이 바람직하다. 집고 넘어가야 할 바로는, 제1 도핑층(11)과 제2 도핑층(13)의 도핑 극성은 규소 기판(10)의 도핑 극성과 다를 수 있는 바, 예를 들면 본 실시예에서 규소 기판(10)이 N형 단결정 규소이고, 제1 도핑층(11)과 제2 도핑층(13)은 P형 도핑층일 수 있다.
바람직하게는, 제1 도핑층(11)의 재료는 바람직하게는 규소 기판(10)과 같고 설정하는 것이 바람직한 바, 즉 규소 기판(10)이 단결정 규소 웨이퍼일 때, 제1 도핑층(11)도 단결정 규소 웨이퍼로 설정하는 것이 바람직하고, 제1 도핑층(11)은 Ⅲ족 또는 Ⅴ족 원소가 도핑된 도핑 단결정 규소층이며, 이때 제2 도핑층(13)이 N형 도핑층일 때, 제1 도핑층(11)은 질소, 인, 비소 등 Ⅴ족 원소가 도핑된 도핑 단결정 규소층이며; 제2 도핑층(13)이 P형 도핑층일 때, 제1 도핑층(11)은 붕소, 알루미늄, 갈륨 등 Ⅲ족 원소가 도핑된 도핑 단결정 규소층이다. 규소 기판(10)이 기타 유형 규소 웨이퍼로 설정될 때, 제1 도핑층(11)도 상응하게 Ⅲ족 또는 Ⅴ족 원소가 도핑된 기타 유형의 도핑 규소 웨이퍼로 설정될 수 있는 것을 이해할 것이다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에서, 제1 도핑층(11)의 분포는 이산형 또는 연속형일 수 있고, 이는 완전 연속적으로 규소 기판(10)과 부동태화층(12) 사이에 구비될 수도 있고, 또한 이산형으로 국부적으로 부동태화층(12)의 각 홀 영역 부근에 분포될 수도 있으며, 이때 제1 도핑층(11) 분포 상황은 도핑 공정을 통하여 제어할 수 있고, 도핑 시간이 길수록 도핑량이 많으며, 제1 도핑층(11)의 연속 비례가 더욱 높으며, 규소 기판(10) 상에 완전히 커버된 한 층의 제1 도핑층(11)을 형성할 때까지 진행한다. 나아가, 제1 도핑층(11)의 접합 깊이는 1.5um 이하이다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에서, 제2 도핑층(13)은 도핑 다결정 규소층 또는 도핑 탄화규소층 또는 도핑 비결정성 규소층을 포함한다. 여기서, 제2 도핑층(13) 중의 도핑 탄화규소층은 굴절률이 서로 다른 적어도 한 층의 도핑 탄화규소막으로 구성되고, 각 층 도핑 탄화규소막의 굴절률은 규소 기판(10)으로부터 외부로 순차적으로 낮아진다. 집고 넘어가야 할 바로는, 도핑 탄화규소막의 두께 및 굴절률은 실제 사용 수요에 의하여 설정할 수 있고, 주요하게 규소 기판(10)으로부터 외부로 순차적으로 낮아지기만 하면 되며, 여기서는 구체적으로 제한하지 않는다. 여기서 탄화규소 재료의 광학 밴드갭 너비 및 흡수 계수가 낮기 때문에, 또한 기생적 흡수를 낮출 수 있어, 효과적으로 단락 전류 밀도를 향상시킬 수 있다. 나아가, 제2 도핑층(13) 중의 도핑 탄화규소층은 도핑 수소화 탄화규소층을 포함하고, 도핑 수소화 탄화규소층의 전도율이 0.01S·cm 이상이고, 두께가 10nm 이상이다. 상응하게, 전도율과 두께는 다르게 설정할 수 있는 바, 도핑 수소화 탄화규소층의 전도율 및 두께를 제어하는 것을 통하여 제2 도핑층(13)의 전도성 요구를 만족시키기만 하면 되며, 여기서는 구체적으로 제한하지 않는다. 집고 넘어가야 할 바로는, 제1 도핑층(11)과 제2 도핑층(13)의 재료는 같거나 다르게 선택할 수 있는 바, 예를 들면 제1 도핑층(11)과 제2 도핑층(13)은 모두 도핑 다결정 규소일 수 있으며; 또한 제1 도핑층(11)이 도핑 단결정 규소이고, 제2 도핑층(13)이 도핑 탄화규소인 등이다.
본 실시예에서, 순차적으로 구비된 제1 도핑층, 부동태화층 및 제2 도핑층을 통하여 종래 기술 중의 부동태화 접촉 구조를 대체하며, 부동태화층을 다공 구조로 구비하고, 홀 영역에 제1 도핑층 및/또는 제2 도핑층을 구비함으로써, 부동태화층의 홀 영역에 전도 채널을 형성하여, 부동태화층을 위하여 양호한 저항률을 형성하고, 이는 부동태화층 두께의 저항에 미치는 영향의 민감성을 낮추어, 부동태화층 두께에 대한 제어 요구를 낮추므로, 부동태화층의 제조 방법이 종래에 비하여 더욱 다양할 수 있으며; 아울러 규소 기판과 부동태화층 사이에 제1 도핑층을 구비하여 표면 전자 구멍을 증강시키는 하나의 분리 전기장을 형성하여, 부동태화 효과를 향상시키며; 아울러 제1 도핑층과 규소 기판의 페르미 준위가 다르기 때문에, 제2 도핑층이 페르미 준위를 개변시키고, 이는 불순물(전이금속)의 고체 농도를 증가시켜, 추가의 불순물 흡수 효과를 가져오며; 아울러 다공 구조 상에서 제2 도핑층과 규소 기판 사이는 도핑된 홀 영역 및 제1 도핑층을 통하여 연결되어, 나아가 제조된 전지의 전체 저항을 낮추고, 최종적으로 전지의 전환 효율을 향상시키며, 종래의 터널링층의 두께에 대한 정밀한 요구로 인하여 생산이 어렵고 전환 효율을 제한하는 문제를 해결하였다.
실시예2
본 발명의 제2 실시예는 태양전지를 제공하는 바, 설명의 편리를 위하여, 단지 본 발명의 실시예와 관련된 부분만 도시하였으며, 도 2 내지 8에 도시된 바를 참조하면, 본 발명의 실시예가 제공하는 태양전지는,
규소 기판(10);
극성이 반대되고, 번갈아 규소 기판(10) 배면에 구비되는 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30);
규소 기판(10) 정면에 구비되는 제1 유전체층(40);
제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 사이에 구비되는 제2 유전체층(50); 및
제1 도핑 영역(20) 상에 구비되는 제1 전도층(60)과 상기 제2 도핑 영역(30) 상에 구비되는 제2 전도층(70)을 포함하며;
여기서, 제1 도핑 영역(20) 및/또는 제2 도핑 영역(30)은 전술한 실시예의 상기 도핑 영역 구조를 사용한다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에서, 태양전지는 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)을 위하여 모두 전술한 실시예의 상기 도핑 영역 구조를 사용하고, 도 2, 도 4 및 도 6에 도시된 바를 참조하면, 이때 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)의 극성이 반대되기 때문에, 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 중의 제1 도핑층 및 제2 도핑층의 도핑 극성이 반대되는 바, 예를 들면 제1 도핑 영역(20) 중의 제1 도핑층 및 제2 도핑층이 P형 도핑층일 때, 제2 도핑 영역(30) 중의 제1 도핑층 및 제2 도핑층은 도핑 극성이 반대되는 N형 도핑층이며, 이때 제1 도핑 영역(20)이 P형 도핑 영역이고, 제2 도핑 영역(30)이 N형 도핑 영역이며; 또한 제1 도핑 영역(20)이 N형 도핑 영역이고, 제2 도핑 영역(30)이 P형 도핑 영역일 수 있음은 물론이다. 그러므로 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 중의 하나는 P형 도핑 영역이고, 다른 하나는 N형 도핑 영역이다.
태양전지는 또한 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 중의 하나가 전술한 실시예의 상기 도핑 영역 구조를 사용하고, 다른 하나가 종래의 구조(예를 들면 부동태화 접촉 구조 또는 확산 구조 등)를 사용할 수 있음은 물론이다. 본 실시예에서, 바람직하게는, 다른 하나가 규소 기판(10) 배면에 구비된 제3 도핑층인 바, 다른 하나가 종래의 확산 구조를 사용하는 것으로서, 도 3, 도 5, 도 7 및 도 8에 도시된 바를 참조할 수 있다. 선택적으로, 다른 하나는 또한 종래의 부동태화 접촉 구조를 사용할 수 있음은 물론인 바, 이때 부동태화 접촉 구조는 터널링층 및 도핑 영역(미도시)을 포함한다. 집고 넘어가야 할 바로는, 이때 제3 도핑층은 마찬가지로 Ⅲ족 또는 Ⅴ족 원소가 도핑된 도핑 단결정 규소층이고, 구체적인 구조는 전술한 실시예 중의 제1 도핑층에 기술된 내용을 참조할 수 있으며, 이때 집고 넘어가야 할 바로는, 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)이 극성이 반대되고, 제1 도핑층과 제2 도핑층의 도핑 극성이 같기 때문에, 제1 도핑층과 제3 도핑층에 각각 서로 다른 족 원소를 도핑하는 바, 즉 제1 도핑층에 Ⅲ족 원소가 도핑될 때, 제3 도핑층에는 Ⅴ족 원소가 도핑되며; 제1 도핑층에 Ⅴ족 원소가 도핑될 때, 제3 도핑층에 III족 원소가 도핑된다.
여기서, 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)이 모두 전술한 실시예의 상기 도핑 영역 구조를 사용할 때, 제1 도핑 영역(20) 중의 각 층 구조에서 선택한 재료 및 두께는 제2 도핑 영역(30) 중의 각 층 구조와 같거나 다를 수 있는 바, 예를 들면, 제1 도핑 영역(20) 중의 부동태화층이 구체적으로 산화규소층과 탄화규소층을 선택할 때, 제2 도핑 영역(30) 중의 부동태화층은 제1 도핑 영역(20) 중의 부동태화층과 같게 선택할 수 있거나, 또는 제1 도핑 영역(20) 중의 부동태화층과 다른 재료 예를 들면 산화알루미늄층과 탄화규소층 등을 선택할 수 있다.
아울러 제1 도핑 영역(20) 중의 부동태화층과 제2 도핑 영역(30) 중의 부동태화층의 두께는 같거나 다르게 설정할 수 있는 바, 바람직하게는, 제1 도핑 영역(20) 중의 부동태화층과 제2 도핑 영역(30) 중의 부동태화층의 재료가 같은지 여부를 막론하고, 제1 도핑층에 III족 원소가 도핑된 것에 대응되는 부동태화층에 설정된 두께가 더욱 두껍고, 기타의 제1 도핑층에 Ⅴ족 원소가 도핑된 것에 대응되는 부동태화층에 설정된 두께가 더욱 얇다. 즉 P형 도핑 영역 중의 부동태화층의 두께가 N형 도핑 영역 중의 부동태화층의 두께보다 큰 바, 주요한 원인은 P형 도핑 영역은 붕소 도핑 등 공정이 필요하고, 요구되는 온도가 더욱 높으며, 또한 여러 회의 열처리 과정을 필요로 하기 때문에, 더욱 두꺼운 부동태화층이 필요하다. 본 실시예에서, 실제 사용 수요에 의하여 상응하게 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 중의 각 층 구조 재료 및 두께를 설정하며, 여기서는 구체적으로 제한하지 않는다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예에서, P형 도핑 영역 중의 부동태화층의 홀 밀도는 N형 도핑 영역 중의 부동태화층의 홀 밀도보다 크다. 여기서 홀 밀도는 단위 면적의 홀의 수량을 가리키는 바, 즉 동일한 단위 면적에서 P형 도핑 영역 중의 부동태화층의 홀 수량이 N형 도핑 영역 중의 부동태화층의 홀 수량보다 많다. 주요한 원인은 P형 도핑 영역의 전도성이 비교적 열악하기 때문에, 더욱 많은 홀로 전도 능력을 향상시키여 하고, 아울러 P형 도핑 영역 중의 부동태화층의 두께가 비교적 두껍기 때문에, 더욱 많은 홀로 전도 능력을 향상시켜야 한다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에서, 제1 유전체층(40)과 제2 유전체층(50)은 산화알루미늄층, 질화규소층, 산질화규소층, 탄화규소층, 비결정성 규소층 및 산화규소층 중의 하나 또는 복수개의 조합이다. 여기서, 해당 제1 유전체층(40)과 제2 유전체층(50)은 부동태화 역할을 하고, 제1 유전체층(40)과 제2 유전체층(50)은 적어도 한 층의 구조로 구비되며, 각 층 굴절률은 규소 기판(10)으로부터 외부로 점차적으로 낮아지게 배포되어, 규소 기판(10)에 근접된 막층이 부동태화 역할을 하고, 규소 기판(10)과 떨어진 막층이 반사 감소 역할을 하여, 반사 감소 효과를 증강할 수 있기 때문에, 규소 기판(10)의 빛에 대한 흡수와 이용을 증가하여, 단락 전류 밀도를 증가시킨다. 여기서 제1 유전체층(40)과 제2 유전체층의 매 층 서로 다른 구조의 막층은 또한 서로 다르 굴절률의 다층막으로 구성될 수 있고, 상기 각 층 막층의 굴절률이 규소 기판(10)으로부터 외부로 점차로 낮아지는 방식으로 배포되는 것에 의하여, 예를 들면 제1 유전체층(40) 중의 산화규소층은 규소 기판(10)으로부터 외부로 굴절률이 점차적으로 낮아지는 다층 산화규소막으로 구성될 수 있다.
여기서, 집고 넘어가야 할 바로는, 해당 제1 유전체층(40)과 제2 유전체층(50)의 구조는 같거나 다르게 배치될 수 있는 바, 실제 사용 수요에 의하여 상응하게 제1 유전체층(40)과 제2 유전체층(50)에 대하여 각 막층 구조의 설정을 진행하고, 여기서는 구체적으로 제한하지 않는다. 바람직하게는, 제1 유전체층(40)과 제2 유전체층(50)이 같게 구비되어, 동일한 공정을 통하여 각각 규소 기판(10)에 대하여 정/반대면의 제조를 진행하여 제1 유전체층(40)과 제2 유전체층(50)을 획득할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제1 유전체층(40) 및/또는 제2 유전체층(50)은 바람직하게는 산화알루미늄층과 탄화규소층의 두 층 구조이거나, 또는 산화규소층과 탄화규소층의 두 층 구조이며; 이때 제1 유전체층(40)의 전체 두께가 50nm 이상이고, 제2 유전체층(50)의 전체 두께가 25nm 이상이다. 제1 유전체층(40)과 제2 유전체층(50)의 구체적인 구조 배치는 상기 나열된 구체적인 예시를 포함하나 이에 제한되지 않는 것을 이해할 것이다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에서, 제1 유전체층(40) 중의 산화알루미늄층 또는 산화규소층의 두께는 40nm 이하이고, 제2 유전체층(50) 중의 산화알루미늄층 또는 산화규소층의 두께는 25nm 이하이며, 제1 유전체층(40) 및/또는 제2 유전체층(50) 중의 탄화규소층의 두께는 10nm 이상이다. 이때 제1 유전체층(40) 및/또는 제2 유전체층(50) 중의 탄화규소층은 수소 부동태화 효과를 제공할 뿐 아니라, 아울러 광학 밴드갭이 크고 흡수 계수가 작기 때문에, 기생적 광 흡수를 감소시킬 수 있다.
집고 넘어가야 할 바로는, 본 발명의 실시예에 언급된 다층 구조에서, 순서는 모두 규소 기판(10)으로부터 외부로 분포되는 바, 예를 들면 상기 제1 유전체층(40)이 산화알루미늄층과 탄화규소층일 때, 산화알루미늄층이 규소 기판(10)에 근접하고, 탄화규소층이 외측에 근접한다. 아울러 집고 넘어가야 할 바로는, 도면에서 도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 이는 단지 제1 유전체층(40)과 제2 유전체층(50)이 두 층 구조인 것만 도시하였고, 제1 유전체층(40)과 제2 유전체층(50)은 또한 기타 층 수일 수 있으며, 구체적인 구조는 실제 수용에 의하여 설정을 진행할 수 있고, 완전히 도면에 도시된 것을 따라야 하는 것이 아니다. 아울러 집고 넘어가야 할 바로는, 본 발명의 각 도면에서, 이는 단지 태양전지 중의 구체적인 각 구조 분포만 도시하고, 이는 각 구조에 대응되는 실제 치수 크기가 아니며, 도면에서 본 실시예 중의 구체적인 실제 치수 크기에 대응되는 것이 아니고, 이는 응당 본 실시예에서 제공하는 구체적인 파라미터에 준하여야 한다.
더욱 나아가, 제1 유전체층(40) 및/또는 제2 유전체층(50) 중의 탄화규소층은 굴절률이 서로 다른 적어도 한 층의 탄화규소막으로 구성된다. 여기서, 각 층 탄화규소막의 굴절률은 규소 기판(10)으로부터 외부로 순차적으로 낮아진다. 선택적으로, 상기 여러 가지 재료의 굴절률은 일반적으로, 단결정 규소의 굴절률이 3.88이며; 비결정성 규소의 굴절률이 3.5~4.2이며; 다결정 규소의 굴절률이 3.93이고, 탄화규소의 굴절률이 2~3.88이며, 질화규소의 굴절률이 1.9~3.88이고, 산질화규소의 굴절률이 1.45~3.88이며, 산화규소의 굴절률이 1.45이고, 산화알루미늄의 굴절률이 1.63인 것으로 선택할 수 있다. 상기 여러 가지 재료의 굴절률은 또한 실제 사용 수요에 의하여 기타 값으로 설정할 수 있으며, 여기서는 구체적으로 제한하지 않는다.
더욱 나아가, 본 발명의 일 실시예에서, 제1 유전체층(40) 및/또는 제2 유전체층(50)의 외층에는 또한 불화마그네슘층이 구비되는 바, 즉 상기 제1 유전체층(40)과 제2 유전체층(50)이 선택한 산화알루미늄층, 질화규소층, 산질화규소층, 탄화규소층, 비결정성 규소층 및 산화규소층 중의 하나 또는 복수개의 조합의 기초 상에서, 제1 유전체층(40) 및/또는 제2 유전체층(50)의 외층에는 또한 한 층의 불화마그네슘층을 구비할 수 있다. 여기서 불화마그네슘의 굴절률 요구가 비교적 낮은 바, 일반적으로 굴절률을 1.4로 설정하고, 반사 감소 증강의 광학 역할을 한다.
더욱 나아가, 본 발명의 일 실시예에서, 규소 기판(10) 정면과 제1 유전체층(40) 사이에는 또한 전기장층 또는 부동 접합이 구비되고, 구체적으로 규소 기판(10)이 인 확산을 진행하여 전기장층을 제조하거나, 또는 붕소 확산을 진행하여 부동 접합을 조제하며, 이때 전기장층 또는 부동 접합은 해당 태양전지의 앞 표면 전기장으로 한다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에서, 제1 전도층(60) 및/또는 제2 전도층(70)은 TCO 투명 전도막 및/또는 금속 전극이다. 여기서, 금속 전극은 은 전극, 구리 전극, 알루미늄 전극, 주석 피복 구리 전극 또는 은 피복 구리 전극이다. 나아가, 구리 전극은 전기 도금 공정으로 제조한 전기 도금 구리 또는 물리기상증착으로 제조한 구리 전극이다. 여기서, 해당 전기 도금 구리는 니켈, 크롬, 티타늄, 텅스텐 전극을 그 종자층 또는 보호층으로 한다. 집고 넘어가야 할 바로는, 제1 전도층(60)과 제2 전도층(70)은 또한 같거나 다르게 선택할 수 있는 바, 예를 들면 제1 전도층(60)과 제2 전도층(70)을 모두 알루미늄 전극을 선택 사용하며; 또는 예를 들면 제1 전도층(60)은 은 전극을 선택 사용하고, 제2 전도층(70)은 알루미늄 전극을 선택 사용한다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에서, 규소 기판(10) 정면은 제1 유전체층(40)을 제조하기 전 또한 텍스쳐링 공정을 진행하여, 그 정면에 형성된 형태가 알칼리 버니싱면, 기계 버니싱면, 무작위 피라미드 형상, 역피라미드 형상, 구형 크라운 형상, V형홈 형상 및 상기 형태 사이의 형태를 포함하나 이에 제한되지 않게 하고, 이때 규소 기판(10) 정면에 형성된 표면 형태는 정면 태양광의 반사를 낮추는데 유리하고, 태양전지 전환 효율을 향상시킨다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에서, 제2 유전체층(50)은 단지 규소 기판(10) 상의 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 사이를 커버하는 영역일 수 있고, 또한 연장되어 제1 도핑 영역(20) 및/또는 제2 도핑 영역(30)을 커버할 수 있다. 이때 제2 유전체층(50)이 단지 규소 기판(10) 상의 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 사이의 구역을 커버할 때, 제1 전도층(60)은 제1 도핑 영역(20)의 전체 배면에 커버되어 전기 연결하고, 제2 전도층(70)은 제2 도핑 영역(30)의 전체 배면에 커버되어 전기 연결한다. 제2 유전체층(50)이 연장되어 제1 도핑 영역(20) 및/또는 제2 도핑 영역(30)을 커버할 때, 제1 전도층(60)은 제1 도핑 영역(20) 중 제2 유전체층(50)을 커버하지 않은 나머지 부분 배면에 커버되어 전기 연결하고, 제2 전도층(70)은 제2 도핑 영역(30) 중 제2 유전체층(50)을 커버하지 않은 나머지 부분 배면에 커버되어 전기연결한다. 제2 유전체층(50)이 전체 배면에 커버되면, 제1 전도층(60)은 펀칭 등 방식을 통하여 해당 제2 유전체층(50)을 관통하여 제1 도핑 영역(20)과의 전기 연결을 형성하며; 제2 전도층(70)은 펀칭 등 방식을 통하여 해당 제2 유전체층(50)을 관통하여 제2 도핑 영역(30)과의 전기 연결을 형성한다. 여기서 제1 전도층(60)과 제2 전도층(70)의 전기 극성은 제1 도핑 영역(20) 및 제2 도핑 영역(30)의 극성에 의하여 결정하며, 여기서 구체적으로 제한하지 않는다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에서, 도 2 및 도 3에 도시된 바를 참조하면, 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)이 번갈아 규소 기판(10)의 배면에 구비되고, 이때 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 상호 간에 차폐가 없이 함께 연결되어 초래되는 누전 등 불량 현상을 방지하기 위하여, 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30 사이에는 트렌치가 구비되고, 이때 트렌치를 통하여 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)을 분리시키고, 아울러 상응하게 제2 유전체층(50)도 트렌치 상에 커버된다. 집고 넘어가야 할 바로는, 트렌치와 규소 기판(10)이 접촉하는 표면에는 또한 거친 무늬 구조가 구비될 수 있는 바, 여기서 해당 거친 무늬 구조는 통상적으로 텍스쳐링을 통하여 형성하고, 알칼리 버니싱면, 기계 버니싱면, 무작위 피라미드 형상, 역피라미드 형상, 구형 크라운 형상, V형홈 형상 및 상기 형태 사이의 형태를 포함하나 이에 제한되지 않으며, 일반적으로 산 텍스쳐링을 통하여 불규칙적인 반구형 무늬를 형성하고, 알칼리 텍스쳐링을 통하여 피라미드 형상 무늬를 형성하거나, 또는 먼저 알칼리 텍스쳐링을 통하여 피라미드 형상 무늬를 형성한 후, 다시 산 텍스쳐링을 통하여 피라미드 스파이어에 대하여 스무싱 처리를 진행하며, 이때 규소 기판(10) 배면 트렌치 위치에 형성된 표면 형태는 규소 기판(10)의 빛에 대한 흡수와 재이용을 증가하는데 유리하여, 단락 전류 밀도를 증가시킴으로써, 태양전지 전환 효율을 향상시킨다.
여기서, 본 발명의 다른 실시예에서, 도 4 및 도 5에 도시된 바를 참조하면, 규소 기판(10) 배면에 요홈이 이격 구비되고, 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)이 번갈아 각 요홈 내에 구비되며, 요홈은 레이저 어블레이션 또는 마스크(예를 들면 하드 마스크, 산화규소 마스크, 질화규소 마스크, 포토레지스트 마스크 등) 및 습식/건식 에칭의 조합 방식을 통하여 제작 형성되고, 이때 규소 기판(10) 배면에 이격 개설된 요홈은 규소 기판(10)에 위치하는 두 인접된 요홈 사이의 영역이 대체적으로 보스 형상을 이루도록 하여, 규소 기판(10) 자체 요홈 사이의 보스 구조를 통하여 바로 요홈 내에 구비된 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)에 대한 차폐를 구현할 수 있다. 선택적으로, 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 사이에 또한 트렌치를 구비할 수 있고, 이때 보스 구조 또는 요홈에 트렌치를 구비할 수 있으며, 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)은 규소 기판(10) 자체 요홈 사이의 보스 구조 및 트렌치 구조를 통하여 이중 격리를 구현할 수 있음은 물론이다.
아울러 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)에는 적어도 전술한 실시예의 상기 도핑 영역 구조를 포함하고, 이때 집고 넘어가야 할 바로는, 도핑 영역 구조 중의 부동태화층은 단지 요홈의 바닥 벽에만 커버되거나, 또는 연장되어 요홈의 측벽에 커버될 수 있으며; 바람직하게는 부동태화층이 요홈의 바닥 벽 및 측벽에 커버되고, 이때 제1 도핑층도 상응하게 요홈의 바닥 벽 및 측벽에 구비되어, 규소 기판(10)에서 생성된 캐리어도 요홈 측벽 상의 부동태화층을 통과하여 분리되고 또한 선택적으로 대응되는 제2 도핑층에 수집되어, 캐리어가 요홈의 바닥 벽 및 측벽에서 다차원의 수집을 구현하는데 유리하다. 집고 넘어가야 할 바로는, 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)도 각각 대응되는 요홈 내의 일부 영역에 구비될 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에서, 요홈은 아크형, 제형 또는 사각형이다. 여기서 요홈은 바람직하게는 아크형 또는 제형으로 구비되고, 요홈이 아크형 또는 제형으로 구비될 때, 요홈 내벽이 빛을 반사하는 효과가 더욱 좋고, 아울러 도핑 영역 구조로서의 부동태화층과 제1 도핑층이 접촉하는 표면적을 증가할 수 있다. 요홈이 사각형으로 구비될 때, 실제 생산 공정이 더욱 간단한 것을 물론이고, 아울러 집고 넘어가야 할 바로는, 각 요홈의 형상은 같거나 다를 수 있는 바, 예를 들면 제1 도핑 영역(20)의 요홈과 제2 도핑 영역(30)의 요홈을 모두 사각형으로 구비하거나, 또는 제1 도핑 영역(20)의 요홈을 사각형으로 구비하고, 제2 도핑 영역(30)의 요홈을 아크형으로 구비하는 등이며, 그러므로 실제 사용 수요에 의하여 각 요홈 형상에 대하여 설정을 진행하고, 여기서는 구체적으로 제한하지 않는다. 나아가, 각 요홈의 너비 및 깊이는 같거나 다르게 설정할 수 있고, 실제 사용 수요에 의하여 설정을 진행하며, 여기서는 구체적으로 제한하지 않는다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에서, 제1 도핑 영역(20)의 총 두께 및/또는 제2 도핑 영역(30)의 총 두께는 요홈의 깊이와 크거나 작거나 같을 수 있다. 제1 도핑 영역(20)의 총 두께 및/또는 제2 도핑 영역(30)의 총 두께가 요홈의 깊이보다 작을 때, 제1 도핑 영역(20) 및/또는 제2 도핑 영역(30)은 요홈으로부터 노출되지 않고, 이때 직접 요홈 사이의 보스 구조를 통하여 제1 도핑 영역(20) 및/또는 제2 도핑 영역(30)의 차폐를 구현한다. 제1 도핑 영역(20)의 총 두께 및/또는 제2 도핑 영역(30)의 총 두께가 요홈의 깊이보다 클 때, 제1 도핑 영역(20) 및/또는 제2 도핑 영역(30)은 또한 각 요홈 사이의 보스 영역까지 연장될 수 있는 바, 즉 예를 들면 제1 도핑 영역(20)은 각 요홈 사이의 일부 영역 또는 전부 영역까지 연장될 수 있으나, 인접된 제2 도핑 영역(30)과 접촉하지 않는다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에서, 각 요홈 사이에 위치하는 보스 영역의 규소 기판(10) 배면은 거친 무늬 구조를 구비한다. 여기서 해당 거친 무늬 구조는 통상적으로 텍스쳐링을 통하여 형성하고, 알칼리 버니싱면, 기계 버니싱면, 무작위 피라미드 형상, 역피라미드 형상, 구형 크라운 형상, V형홈 형상 및 상기 형태 사이의 형태를 포함하나 이에 제한되지 않으며, 일반적으로 산 텍스쳐링을 통하여 불규칙적인 반구형 무늬를 형성하고, 알칼리 텍스쳐링을 통하여 피라미드 형상 무늬를 형성하거나, 또는 먼저 알칼리 텍스쳐링을 통하여 피라미드 형상 무늬를 형성한 후, 다시 산 텍스쳐링을 통하여 피라미드 스파이어에 대하여 스무싱 처리를 진행한다. 여기서 거친 무늬 구조는 또한 규소 기판(10)의 전체 배면으로 구비될 수 있는 것을 이해할 것이다.
여기서, 본 발명의 또 다른 실시예에서, 도 6, 도 7 및 도 8에 도시된 바를 참조하면, 규소 기판(10) 배면에 요홈이 이격 구비되고, 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 중의 하나는 요홈 내에 구비되고, 다른 하나는 요홈 외부에 구비된다. 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 사이의 차폐를 구현하기 위하여, 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 사이에 트렌치를 구비할 수 있고, 이때 트렌치를 통하여 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)을 분리하는 바, 도 6 및 도 7에 도시된 바를 참조한다. 또한 제1 도핑 영역(20) 및/또는 제2 도핑 영역(30)을 요홈 내외의 일부 영역에 구비하여, 요홈 내외 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)을 커버하지 않은 규소 기판(10)이 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)을 분리하는 것을 구현하는 바, 도 8에 도시된 바를 참조한다. 또한 요홈의 깊이를 설정하는 것을 통하여, 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)이 접촉하지 않게 할 수 있음은 물론이다. 요홈 및 요홈 내외에 구비된 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)에 대한 구체적인 설명은 상기 내용을 참조할 수 있으며, 여기서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에서, 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)은 모두 규소 기판(10)의 배면에 구비되거나, 또는 규소 기판(10)에 이격 구비된 요홈에 구비되거나, 또는 각각 규소 기판(10)에 이격 구비된 요홈 내외에 구비될 수 있다. 아울러 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)은 적어도 전술한 실시예의 상기 도핑 영역 구조를 포함하고, 또한 제3 도핑층으로 구성된 확산 구조 또는 터널링층 및 도핑 영역으로 구성된 부동태화 접촉 구조를 포함하기 때문에, 이것으로 제조된 태양전지는 하기와 같다.
전지1: 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)이 모두 규소 기판(10)에 구비되고, 또한 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)이 모두 전술한 실시예의 상기 도핑 영역 구조이며, 여기서 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 사이에는 트렌치가 구비되며;
전지2: 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)이 모두 규소 기판(10)에 구비되고, 또한 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 중의 하나가 전술한 실시예의 상기 도핑 영역 구조이고, 다른 하나가 제3 도핑층으로 구성된 확산 구조이며, 여기서 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 사이에는 트렌치가 구비되며;
전지3: 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)이 모두 규소 기판(10)에 구비되고, 또한 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 중의 하나가 전술한 실시예의 상기 도핑 영역 구조이고, 다른 하나가 터널링층 및 도핑 영역으로 구성된 부동태화 접촉 구조이며, 여기서 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 사이에는 트렌치가 구비되며;
전지4: 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)이 번갈아 규소 기판(10)의 요홈 내에 구비되고, 또한 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)이 모두 전술한 실시예의 상기 도핑 영역 구조이며;
전지5: 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)이 규소 기판(10)의 요홈 내에 구비되고, 또한 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 중의 하나가 전술한 실시예의 상기 도핑 영역 구조이고, 다른 하나가 제3 도핑층으로 구성된 확산 구조이며;
전지6: 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)이 규소 기판(10)의 요홈 내에 구비되고, 또한 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 중의 하나가 전술한 실시예의 상기 도핑 영역 구조이고, 다른 하나가 터널링층 및 도핑 영역으로 구성된 부동태화 접촉 구조이며;
전지7: 제1 도핑 영역(20)이 요홈 내에 구비되고 제2 도핑 영역(30)이 보스에 구비되며, 또한 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30)이 모두 전술한 실시예의 상기 도핑 영역 구조이며, 여기서 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 사이에는 트렌치가 구비될 수 있으며;
전지8: 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 중의 하나가 전술한 실시예의 상기 도핑 영역 구조이고, 다른 하나가 제3 도핑층으로 구성된 확산 구조이며, 또한 도핑 영역 구조가 보스에 구비되고, 확산 구조가 요홈 내에 구비되며, 여기서 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 사이에는 트렌치가 구비될 수 있으며;
전지9: 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 중의 하나가 전술한 실시예의 상기 도핑 영역 구조이고, 다른 하나가 제3 도핑층으로 구성된 확산 구조이며, 또한 도핑 영역 구조가 요홈 내에 구비되고, 확산 구조가 보스에 구비되며, 여기서 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 사이에는 트렌치가 구비될 수 있으며;
전지10: 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 중의 하나가 전술한 실시예의 상기 도핑 영역 구조이고, 다른 하나가 다른 하나가 터널링층 및 도핑 영역으로 구성된 부동태화 접촉 구조이며, 또한 도핑 영역 구조가 보스에 구비되고, 부동태화 접촉 구조가 요홈 내에 구비되며, 여기서 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 사이에는 트렌치가 구비될 수 있으며;
전지11: 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 중의 하나가 전술한 실시예의 상기 도핑 영역 구조이고, 다른 하나가 다른 하나가 터널링층 및 도핑 영역으로 구성된 부동태화 접촉 구조이며, 또한 도핑 영역 구조가 요홈 내에 구비되고, 부동태화 접촉 구조가 보스에 구비되며, 여기서 제1 도핑 영역(20)과 제2 도핑 영역(30) 사이에는 트렌치가 구비될 수 있다.
본 실시예에서, 도핑 영역 구조를 구비하는 것을 통하여 종래 기술 중의 부동태화 접촉 구조를 대체하며, 도핑 영역 구조 중의 부동태화층을 다공 구조로 구비하고, 홀 영역에 제1 도핑층 및/또는 제2 도핑층을 구비함으로써, 부동태화층의 홀 영역에 전도 채널을 형성하여, 부동태화층을 위하여 양호한 저항률을 형성하고, 이는 부동태화층 두께의 저항에 미치는 영향의 민감성을 낮추어, 부동태화층 두께에 대한 제어 요구를 낮추므로, 부동태화층의 제조 방법이 종래에 비하여 더욱 다양할 수 있으며; 아울러 규소 기판과 부동태화층 사이에 제1 도핑층을 구비하여 표면 전자 구멍을 증강시키는 하나의 분리 전기장을 형성하여, 부동태화 효과를 향상시키며; 아울러 제1 도핑층과 규소 기판의 페르미 준위가 다르기 때문에, 제2 도핑층이 페르미 준위를 개변시키고, 이는 불순물(전이금속)의 고체 농도를 증가시켜, 추가의 불순물 흡수 효과를 형성하며; 아울러 다공 구조 상에서 제2 도핑층과 규소 기판 사이는 도핑된 홀 영역 및 제1 도핑층을 통하여 연결되어, 나아가 제조된 전지의 전체 저항을 낮추고, 최종적으로 전지의 전환 효율을 향상시키며, 종래의 터널링층의 두께에 대한 정밀한 요구로 인하여 생산이 어렵고 전환 효율을 제한하는 문제를 해결하였다.
실시예3
본 발명의 제3 실시예는 태양전지를 제공하는 바, 설명의 편리를 위하여, 단지 본 발명의 실시예와 관련된 부분만 도시하였으며, 도 9에 도시된 바를 참조하면, 본 발명의 실시예가 제공하는 태양전지는,
규소 기판(10);
규소 기판(10) 배면에 구비되는 전술한 실시예의 상기 도핑 영역 구조(1);
도핑 영역 구조(1) 상에 구비되는 제3 유전체층(80);
순차적으로 규소 기판(10) 정면에 구비되는 제4 도핑층(90) 및 제4 유전체층(100); 및
도핑 영역 구조(1)와 전기적으로 연결되는 제3 전도층(110)과 제4 도핑층(90)과 전기적으로 연결되는 제4 전도층(120)을 포함하며;
여기서 도핑 영역 구조(1)와 제4 도핑층(90)의 극성이 반대된다.
여기서, 해당 제4 도핑층(90)은 Ⅲ족 또는 Ⅴ족 원소가 도핑된 도핑 단결정 규소층이고, 구체적으로 전술한 실시예의 상기 도핑 영역 구조(1) 중의 제1 도핑층을 참조할 수 있으며, 이때 집고 넘어가야 할 바로는, 도핑 영역 구조(1)와 제4 도핑층(90)의 도핑 극성이 반대되기 때문에, 제1 도핑층과 제4 도핑층(90)에 각각 서로 다른 족 원소를 도핑하는 바, 즉 제1 도핑층에 Ⅲ족 원소가 도핑될 때, 제4 도핑층(90)에는 Ⅴ족 원소가 도핑되며; 제1 도핑층에 Ⅴ족 원소가 도핑될 때, 제4 도핑층(90)에 III족 원소가 도핑된다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에서, 제3 유전체층(80)과 제4 유전체층(100)은 산화알루미늄층, 질화규소층, 산질화규소층, 탄화규소층, 비결정성 규소층 및 산화규소층 중의 하나 또는 복수개의 조합이다. 여기서, 해당 제3 유전체층(80)과 제4 유전체층(100)은 부동태화 역할을 하고, 제3 유전체층(80)과 제4 유전체층(100)은 적어도 한 층의 구조로 구비되며, 각 층 굴절률은 규소 기판(10)으로부터 외부로 점차적으로 낮아지게 배포되어, 규소 기판(10)에 근접된 막층이 부동태화 역할을 하고, 규소 기판(10)과 떨어진 막층이 반사 감소 역할을 하여, 반사 감소 효과를 증강할 수 있기 때문에, 규소 기판(10)의 빛에 대한 흡수와 이용을 증가하여, 단락 전류 밀도를 증가시킨다. 여기서 제3 유전체층(80)과 제4 유전체층(100)의 매 층 서로 다른 구조의 막층은 또한 서로 다르 굴절률의 다층막으로 구성될 수 있고, 상기 각 층 막층의 굴절률이 규소 기판(10)으로부터 외부로 점차로 낮아지는 방식으로 배포되는 것에 의하여, 예를 들면 제3 유전체층(80) 중의 산화규소층은 규소 기판(10)으로부터 외부로 굴절률이 점차적으로 낮아지는 다층 산화규소막으로 구성될 수 있다.
여기서, 집고 넘어가야 할 바로는, 해당 제3 유전체층(80)과 제4 유전체층(100)의 구조는 같거나 다르게 배치될 수 있는 바, 실제 사용 수요에 의하여 상응하게 제3 유전체층(80)과 제4 유전체층(100)에 대하여 각 막층 구조의 설정을 진행하고, 여기서는 구체적으로 제한하지 않는다. 바람직하게는, 제3 유전체층(80)과 제4 유전체층(100)이 같게 구비되어, 동일한 공정을 통하여 각각 규소 기판(10)에 대하여 정/반대면의 제조를 진행하여 제4 유전체층(100)과 제3 유전체층(80)을 획득할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 제3 유전체층(80) 및/또는 제4 유전체층(100)은 바람직하게는 산화알루미늄층과 탄화규소층의 두 층 구조이거나, 또는 산화규소층과 탄화규소층의 두 층 구조이며, 이때 제3 유전체층(80)의 전체 두께가 25nm 이상이고, 제4 유전체층(100)의 전체 두께가 50nm 이상이다. 제3 유전체층(80)과 제4 유전체층(100)의 구체적인 구조 배치는 상기 나열된 구체적인 예시를 포함하나 이에 제한되지 않는 것을 이해할 것이다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에서, 제3 유전체층(80) 중의 산화알루미늄층 또는 산화규소층의 두께는 25nm 이하이고, 제4 유전체층(100) 중의 산화알루미늄층 또는 산화규소층의 두께는 40nm 이하이며, 제3 유전체층(80) 및/또는 제4 유전체층(100) 중의 탄화규소층의 두께는 10nm 이상이다. 이때 제3 유전체층(80) 및/또는 제4 유전체층(100) 중의 탄화규소층은 수소 부동태화 효과를 제공할 뿐 아니라, 아울러 광학 밴드갭이 크고 흡수 계수가 작기 때문에, 기생적 광 흡수를 감소시킬 수 있다.
집고 넘어가야 할 바로는, 본 발명의 실시예에 언급된 다층 구조에서, 순서는 모두 규소 기판(10)으로부터 외부로 분포되는 바, 예를 들면 상기 제3 유전체층(80)이 산화알루미늄층과 탄화규소층일 때, 산화알루미늄층이 규소 기판(10)에 근접하고, 탄화규소층이 외측에 근접한다. 아울러 집고 넘어가야 할 바로는, 도면에서 도 9에 도시된 바와 같이, 이는 단지 제3 유전체층(80)과 제4 유전체층(100)이 두 층 구조인 것만 도시하였고, 제3 유전체층(80)과 제4 유전체층(100)은 또한 기타 층 수일 수 있으며, 구체적인 구조는 실제 수용에 의하여 설정을 진행할 수 있고, 완전히 도면에 도시된 것을 따라야 하는 것이 아니다. 아울러 집고 넘어가야 할 바로는, 본 발명의 각 도면에서, 이는 단지 태양전지 중의 구체적인 각 구조 분포만 도시하고, 이는 각 구조에 대응되는 실제 치수 크기가 아니며, 도면에서 본 실시예 중의 구체적인 실제 치수 크기에 대응되는 것이 아니고, 이는 응당 본 실시예에서 제공하는 구체적인 파라미터에 준하여야 한다.
더욱 나아가, 제3 유전체층(80) 및/또는 제4 유전체층(100) 중의 탄화규소층은 굴절률이 서로 다른 적어도 한 층의 탄화규소막으로 구성된다. 여기서, 각 층 탄화규소막의 굴절률은 규소 기판(10)으로부터 외부로 순차적으로 낮아진다. 선택적으로, 상기 여러 가지 재료의 굴절률은 일반적으로, 단결정 규소의 굴절률이 3.88이며; 비결정성 규소의 굴절률이 3.5~4.2이며; 다결정 규소의 굴절률이 3.93이고, 탄화규소의 굴절률이 2~3.88이며, 질화규소의 굴절률이 1.9~3.88이고, 산질화규소의 굴절률이 1.45~3.88이며, 산화규소의 굴절률이 1.45이고, 산화알루미늄의 굴절률이 1.63인 것으로 선택할 수 있다. 상기 여러 가지 재료의 굴절률은 또한 실제 사용 수요에 의하여 기타 값으로 설정할 수 있으며, 여기서는 구체적으로 제한하지 않는다.
더욱 나아가, 본 발명의 일 실시예에서, 제3 유전체층(80) 및/또는 제4 유전체층(100)의 외층에는 또한 불화마그네슘층이 구비되는 바, 즉 상기 제3 유전체층(80)과 제4 유전체층(100)이 선택한 산화알루미늄층, 질화규소층, 산질화규소층, 탄화규소층, 비결정성 규소층 및 산화규소층 중의 하나 또는 복수개의 조합의 기초 상에서, 제3 유전체층(80) 및/또는 제4 유전체층(100)의 외층에는 또한 한 층의 불화마그네슘층을 구비할 수 있다. 여기서 불화마그네슘의 굴절률 요구가 비교적 낮은 바, 일반적으로 굴절률을 1.4로 설정하고, 반사 감소 증강의 광학 역할을 한다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에서, 제3 전도층(110) 및/또는 제4 전도층(120)은 TCO 투명 전도막 및/또는 금속 전극이다. 여기서, 금속 전극은 은 전극, 구리 전극, 알루미늄 전극, 주석 피복 구리 전극 또는 은 피복 구리 전극이다. 나아가, 구리 전극은 전기 도금 공정으로 제조한 전기 도금 구리 또는 물리기상증착으로 제조한 구리 전극이다. 여기서, 해당 전기 도금 구리는 니켈, 크롬, 티타늄, 텅스텐 전극을 그 종자층 또는 보호층으로 한다. 집고 넘어가야 할 바로는, 제3 전도층(110)과 제4 전도층(120)은 같거나 다르게 선택할 수 있는 바, 예를 들면 제3 전도층(110)과 제4 전도층(120)을 모두 알루미늄 전극을 선택 사용하며; 또는 예를 들면 제3 전도층(110)은 은 전극을 선택 사용하고, 제4 전도층(120)은 알루미늄 전극을 선택 사용한다. 나아가, 제3 전도층(110)은 펀칭 등 방식을 통하여 해당 제3 유전체층(80)을 관통하여 도핑 영역 구조(1)와의 전기 연결을 형성하며; 제3 전도층(110)은 펀칭 등 방식을 통하여 해당 제4 유전체층(100)을 관통하여 제4 도핑층(90)과의 전기 연결을 형성한다. 여기서 제3 전도층(110)과 제4 전도층(120)의 전기 극성은 도핑 영역 구조(1) 및 제4 도핑층(90)의 극성에 의하여 결정하며, 여기서 구체적으로 제한하지 않는다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에서, 규소 기판(10) 정면은 제4 유전체층(100)을 제조하기 전 또한 텍스쳐링 공정을 진행하여, 그 정면에 형성된 형태가 알칼리 버니싱면, 기계 버니싱면, 무작위 피라미드 형상, 역피라미드 형상, 구형 크라운 형상, V형홈 형상 및 상기 형태 사이의 형태를 포함하나 이에 제한되지 않게 하고, 이때 규소 기판(10) 정면에 형성된 표면 형태는 정면 태양광의 반사를 낮추는데 유리하고, 태양전지 전환 효율을 향상시킨다.
본 실시예에서, 도핑 영역 구조를 구비하는 것을 통하여 종래 기술 중의 부동태화 접촉 구조를 대체하며, 도핑 영역 구조 중의 부동태화층을 다공 구조로 구비하고, 홀 영역에 제1 도핑층 및/또는 제2 도핑층을 구비함으로써, 부동태화층의 홀 영역에 전도 채널을 형성하여, 부동태화층을 위하여 양호한 저항률을 형성하고, 이는 부동태화층 두께의 저항에 미치는 영향의 민감성을 낮추어, 부동태화층 두께에 대한 제어 요구를 낮추므로, 부동태화층의 제조 방법이 종래에 비하여 더욱 다양할 수 있으며; 아울러 규소 기판과 부동태화층 사이에 제1 도핑층을 구비하여 표면 전자 구멍을 증강시키는 하나의 분리 전기장을 형성하여, 부동태화 효과를 향상시키며; 아울러 제1 도핑층과 규소 기판의 페르미 준위가 다르기 때문에, 제2 도핑층이 페르미 준위를 개변시키고, 이는 불순물(전이금속)의 고체 농도를 증가시켜, 추가의 불순물 흡수 효과를 형성하며; 아울러 다공 구조 상에서 제2 도핑층과 규소 기판 사이는 도핑된 홀 영역 및 제1 도핑층을 통하여 연결되어, 나아가 제조된 전지의 전체 저항을 낮추고, 최종적으로 전지의 전환 효율을 향상시키며, 종래의 터널링층의 두께에 대한 정밀한 요구로 인하여 생산이 어렵고 전환 효율을 제한하는 문제를 해결하였다.
실시예4
본 발명의 제4 실시예는 또한 전지 모듈을 제공하는 바, 해당 전지 모듈은 전술한 실시예2의 상기 태양전지를 포함한다.
실시예5
본 발명의 제5 실시예는 또한 태양광발전 시스템을 제공하는 바, 해당 태양광발전 시스템은 전술한 실시예4의 상기 전지 모듈을 포함한다.
실시예6
본 발명의 제6 실시예는 또한 전지 모듈을 제공하는 바, 해당 전지 모듈은 전술한 실시예3의 상기 태양전지를 포함한다.
실시예7
본 발명의 제7 실시예는 또한 태양광발전 시스템을 제공하는 바, 해당 태양광발전 시스템은 전술한 실시예6의 상기 전지 모듈을 포함한다.
이상에서는 본 발명을 특정의 실시예에 대해서 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.

Claims (42)

  1. 규소 기판 상에 순차적으로 구비되는 제1 도핑층, 부동태화층 및 제2 도핑층을 포함하며;
    상기 부동태화층은 다공 구조이고, 상기 다공 구조의 홀 영역에는 상기 제1 도핑층의 일부 및/또는 상기 제2 도핑층의 일부가 위치하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 도핑 영역 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도핑층과 상기 제2 도핑층은 도핑 극성이 동일하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 도핑 영역 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다공 구조는 상기 제1 도핑층 및/또는 상기 제2 도핑층을 형성하는 열확산 충격의 방식을 통하여 형성되고, 상기 다공 구조의 홀 직경은 20um 이하인 것을 특징으로 하는 태양전지의 도핑 영역 구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다공 구조의 비 홀 영역에 상기 제1 도핑층 및/또는 상기 제2 도핑층의 도핑 유형과 같은 도펀트가 포함되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 도핑 영역 구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다공 구조의 홀 영역의 일부에 상기 제1 도핑층의 일부 및/또는 상기 제2 도핑층의 일부가 포함되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 도핑 영역 구조.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다공 구조의 홀 영역의 면적이 상기 다공 구조의 전체 면적에서 차지하는 비례값은 20% 이하이고, 상기 다공 구조의 각 홀은 상기 부동태화층 상에 산발적이고 저밀도로 분포되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 도핑 영역 구조.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 부동태화층의 두께는 0.5~10nm인 것을 특징으로 하는 태양전지의 도핑 영역 구조.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 부동태화층의 두께는 0.8~2nm인 것을 특징으로 하는 태양전지의 도핑 영역 구조.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 부동태화층은 산화층, 탄화규소층 및 비결정성 규소층 중의 하나 또는 복수개의 조합인 것을 특징으로 하는 태양전지의 도핑 영역 구조.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 산화층은 산화규소층, 산화알루미늄층 중의 한 층 또는 복수 층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 도핑 영역 구조.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 부동태화층 중의 탄화규소층은 수소화 탄화규소층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 도핑 영역 구조.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도핑층의 도핑 농도는 상기 규소 기판의 도핑 농도와 상기 제2 도핑층의 도핑 농도 사이인 것을 특징으로 하는 태양전지의 도핑 영역 구조.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도핑층의 접합 깊이는 1.5um 이하이고, 상기 제1 도핑층은 이산형으로 상기 부동태화층의 각 홀 영역에 부분적으로 분포되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 도핑 영역 구조.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도핑층은 Ⅲ족 또는 Ⅴ족 원소가 도핑된 도핑 단결정 규소층이고, 상기 제1 도핑층은 완전 연속적으로 상기 규소 기판과 상기 부동태화층 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 도핑 영역 구조.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도핑층은 도핑 다결정 규소층 또는 도핑 탄화규소층 또는 도핑 비결정성 규소층을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 도핑 영역 구조.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 도핑층 중의 도핑 탄화규소층은 굴절률이 서로 다른 적어도 한 층의 도핑 탄화규소막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 도핑 영역 구조.
  17. 제16항에 있어서,
    각 층의 상기 도핑 탄화규소막의 굴절률은 규소 기판으로부터 외부로 순차적으로 낮아지는 것을 특징으로 하는 태양전지의 도핑 영역 구조.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제2 도핑층 중의 도핑 탄화규소층은 도핑 수소화 탄화규소층을 포함하고, 상기 도핑 수소화 탄화규소층은 전도율이 0.01S·cm 이상이고, 두께가 10nm 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지의 도핑 영역 구조.
  19. 규소 기판;
    극성이 반대되고, 번갈아 상기 규소 기판 배면에 구비되는 제1 도핑 영역과 제2 도핑 영역;
    상기 규소 기판 정면에 구비되는 제1 유전체층;
    상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역 사이에 구비되는 제2 유전체층; 및
    상기 제1 도핑 영역 상에 구비되는 제1 전도층과 상기 제2 도핑 영역 상에 구비되는 제2 전도층;
    을 포함하며;
    상기 제1 도핑 영역 및/또는 상기 제2 도핑 영역은 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 도핑 영역 구조를 사용하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역 중의 하나는 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 도핑 영역 구조를 사용하고, 다른 하나는 상기 규소 기판 배면에 구비되는 제3 도핑층인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제3 도핑층은 Ⅲ족 또는 Ⅴ족 원소가 도핑된 도핑 단결정 규소층인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 규소 기판 배면에 요홈이 이격되게 구비되고, 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역은 번갈아 각 상기 요홈 내에 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 규소 기판 배면에 요홈이 이격되게 구비되며, 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역 중의 하나는 상기 요홈 내에 구비되고, 다른 하나는 상기 요홈 외부에 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  24. 제19항 또는 제22항 또는 제23항에 있어서,
    상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역 사이에 트렌치가 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 제1 도핑 영역 및/또는 상기 제2 도핑 영역은 상기 요홈 내외의 일부 영역에 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  26. 제19항에 있어서,
    상기 제1 유전체층과 상기 제2 유전체층은 산화알루미늄층, 질화규소층, 산질화규소층, 탄화규소층, 비결정성 규소층 및 산화규소층 중의 하나 또는 복수개의 조합인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제1 유전체층 및/또는 상기 제2 유전체층은 산화알루미늄층과 탄화규소층이거나, 또는 산화규소층과 탄화규소층이며;
    상기 제1 유전체층의 두께는 50nm 이상이고, 상기 제2 유전체층의 두께는 25nm 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제1 유전체층 중의 산화알루미늄층 또는 산화규소층의 두께는 40nm 이하이고, 상기 제2 유전체층 중의 산화알루미늄층 또는 산화규소층의 두께는 25nm 이하이며, 상기 제1 유전체층 및/또는 상기 제2 유전체층 중의 탄화규소층의 두께는 10nm 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  29. 제26항 또는 제27항에 있어서,
    상기 제1 유전체층 및/또는 상기 제2 유전체층 중의 탄화규소층은 굴절률이 서로 다른 적어도 한 층의 탄화규소막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  30. 제29항에 있어서,
    각 층의 상기 탄화규소막의 굴절률은 규소 기판으로부터 외부로 순차적으로 낮아지는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  31. 제26항에 있어서,
    상기 제1 유전체층 및/또는 상기 제2 유전체층의 외층에는 불화마그네슘층이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  32. 제19항에 있어서,
    상기 제1 전도층과 상기 제2 전도층은 TCO 투명 전도막 및/또는 금속 전극인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 금속 전극은 은 전극, 구리 전극, 알루미늄 전극, 주석 피복 구리 전극 또는 은 피복 구리 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 구리 전극은 전기 도금 공정으로 제조한 전기 도금 구리 또는 물리기상증착으로 제조한 구리 전극인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  35. 제19항에 있어서,
    상기 규소 기판 정면과 상기 제1 유전체층 사이에는 전기장층 또는 부동 접합이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  36. 제19항에 있어서,
    상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역 중의 하나는 P형 도핑 영역이고, 다른 하나는 N형 도핑 영역이며, 상기 P형 도핑 영역 중의 부동태화층의 두께는 상기 N형 도핑 영역 중의 부동태화층의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 태양전지.
  37. 제19항에 있어서,
    상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역 중의 하나는 P형 도핑 영역이고, 다른 하나는 N형 도핑 영역이며, 상기 P형 도핑 영역 중의 부동태화층의 홀 밀도는 상기 N형 도핑 영역 중의 부동태화층의 홀 밀도보다 큰 것을 특징으로 하는 태양전지.
  38. 규소 기판;
    상기 규소 기판 배면에 구비되는 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 도핑 영역 구조;
    상기 도핑 영역 구조 상에 구비되는 제3 유전체층;
    상기 규소 기판 정면에 순차적으로 구비되는 제4 도핑층 및 제4 유전체층; 및
    상기 도핑 영역 구조와 전기적으로 연결되는 제3 전도층 및 상기 제4 도핑층과 전기적으로 연결되는 제4 전도층;
    을 포함하며;
    상기 도핑 영역 구조와 상기 제4 도핑층의 극성이 반대되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  39. 제19항 내지 제37항 중 어느 한 항에 따른 태양전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  40. 제39항에 따른 전지 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 시스템.
  41. 제38항에 따른 태양전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈.
  42. 제41항에 따른 전지 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 시스템.
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