KR102552891B1 - 태양 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양 전지에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 결정질 실리콘 웨이퍼에 도전형층과 투명전극을 형성하여 제조되는 고효율 실리콘 태양전지에 있어서, 변환효율을 극대화 한 태양 전지에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 결정질 실리콘 기판; 상기 기판의 제1 면 위에 위치하는 제1 패시베이션막; 상기 기판의 제2 면 위에 위치하는 제2 패시베이션막; 상기 기판의 제1 면 쪽에서 상기 제1 패시베이션막 위에 위치하며 상기 기판과 동일한 도전형을 가지는 제1 도전형 영역; 상기 기판의 제2 면 쪽에서 상기 제2 패시베이션막 위에 위치하며 상기 기판과 반대되는 도전형을 가지는 제2 도전형 영역; 상기 기판의 제1 면 쪽에서 상기 제1 도전형 영역에 전기적으로 연결되는 제1 투명 전극; 상기 기판의 제2 면 쪽에서 상기 제2 도전형 영역에 전기적으로 연결되는 제2 투명 전극;을 포함하며, n형 도전형 쪽의 투명 전극에서의 수소 함량이 p형 도전형 쪽의 투명 전극에서의 수소 함량 이상인 태양 전지를 적용함으로써, 투명 전극의 투과도 향상과 전기적 컨택 저항을 낮출 수 있어 그 결과 태양 전지에서의 변환효율을 개선시키는 효과를 얻을 수 있다.

Description

태양 전지{SOLAR CELL}
본 발명은 광전 변환 효율을 극대화 한 태양 전지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
태양광 에너지는 기존 에너지 자원을 대체하는 대체 에너지원들 가운데 하나로, 가장 현실적인 에너지원으로 사용되고 있다.
이러한 태양광 에너지를 실용화하기 위한 소자로써, 태양광 에너지를 전기 에너지로 변화시키는 태양 전지의 개발이 활발히 진행되고 있다.
한편 태양 전지들 가운데 실리콘(silicon) 태양 전지는 대표적인 단일접합(single junction) 태양 전지로, 현재 상업적 태양 전지로 널리 사용되고 있다.
그러나 결정질 실리콘 태양 전지의 상대적으로 낮은 광전 변환 효율로 인해, 광전 변환 효율을 높이기 위한 다양한 시도들이 진행되고 있다.
일반적으로 실리콘 태양 전지에서는 다양한 층 및 전극을 변화시키면서 설계 및 개발되는데, 이러한 다양한 층 및 전극의 설계에 따라 태양 전지의 효율이 결정될 수 있다. 따라서 실리콘 태양 전지의 효율 극대화를 위한 다양한 층 및 전극의 설계 방안이 요구된다.
이러한 다양한 시도 중 하나의 예로써, 수광면인 p타입쪽 투명전극 내의 수소농도보다 수광면 반대면인 n타입쪽 투명전극 내의 수소농도를 더 작게하려는 종래기술이 있다.
그러나 상기 종래기술은 수소 라디컬의 영향을 감소시켜 광전 변환부에서의 특성 열화를 방지하기 위한 기술로, 광전 변환 효율에 직접적인 영향을 미치는 광투과도 및 전기적 컨택 특성 향상을 도모하지는 못하는 문제가 있다.
본 발명은 결정질 실리콘 웨이퍼에 도전형층과 투명전극을 형성하여 제조되는 고효율 실리콘 태양전지에 있어서, 변환효율을 극대화 한 태양 전지를 구현하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로 본 발명에서는 수광면의 위치에 상관없이 특정 도전형 영역 쪽의 투명 전극에서의 광투과도 및 전기적 컨택 특성을 개선 시킴으로써, 태양전지 셀의 전기적 및/또는 광학적 특성을 개선시키는 것을 목적으로 한다.
보다 구체적으로, 수광면의 위치와는 무관하게 n형(n-type) 도전형 영역 쪽의 투명 전극 내에서의 도핑 특성을 조절함으로써 투명 전극의 광투과도 및 전기 전도도를 향상시킨 태양 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 통해 태양전지 셀의 개방전압(open circuit voltage, Voc), 단락전류(short circuit current density, Jsc), 곡선인자(fill factor, 곡선인자)를 개선시키는 것을 목적으로 한다.
투명 전극에서의 광투과도와 전기적 컨택 특성을 개선하여 태양전지 셀의 전기적 및/또는 광학적 특성을 개선하기 위해 본 발명에 따르면, 결정질 실리콘 기판; 상기 기판의 제1면 위에 위치하는 제1 패시베이션막; 상기 기판의 제2면 위에 위치하는 제2 패시베이션막; 상기 기판의 제1면 쪽에서 상기 제1 패시베이션막 위에 위치하며 상기 기판과 동일한 도전형을 가지는 제1 도전형 영역; 상기 기판의 제2면 쪽에서 상기 제2 패시베이션막 위에 위치하며 상기 기판과 반대되는 도전형을 가지는 제2 도전형 영역; 상기 기판의 제1면 쪽에서 상기 제1 도전형 영역에 전기적으로 연결되는 제1 투명 전극; 상기 기판의 제2면 쪽에서 상기 제2 도전형 영역에 전기적으로 연결되는 제2 투명 전극;을 포함하며, 상기 기판이 n형의 도전형일 때, 제1 투명 전극 내의 수소 함유량이 제2 투명 전극 내의 수소 함유량 이상인 것; 을 포함하는 태양 전지가 제공될 수 있다.
또는, 상기 기판이 p형의 도전형일 때, 제2 투명 전극 내의 수소 함유량이 제1 투명 전극 내의 수소 함유량 이상인 것;을 특징으로 하는 태양 전지가 제공될 수 있다.
바람직하게는, 상기 수소 함유량이 높은 투명 전극 내의 수소 농도는 1021/㎤ 이상인 것;을 특징으로 하는 태양 전지가 제공될 수 있다.
바람직하게는, 상기 수소 함유량이 낮은 투명 전극 내의 금속 도판트의 함유량은 수소 함유량이 높은 투명 전극 내의 금속 도판트의 함유량 이상인 것;을 특징으로 하는 태양 전지가 제공될 수 있다.
이 때, 상기 수소 함유량이 낮은 투명 전극 내의 금속 도판트의 함유량은 (1~10)*1020/㎤ 인 것;을 특징으로 하는 태양 전지가 제공될 수 있다.
바람직하게는, 상기 수소 함유량이 높은 투명 전극 쪽의 도전형 영역이 수소 함유량이 낮은 투명 전극 쪽의 도전형 영역보다 소소 함유량이 더 높은 것;을 특징으로 하는 태양 전지가 제공될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 투명 전극 및 상기 제2 투명 전극은 인듐-틴 산화물(indium tin oxide, ITO), 알루미늄-아연 산화물(aluminum zinc oxide, AZO), 보론-아연 산화물(boron zinc oxide, BZO), 인듐-텅스텐 산화물(indium tungsten oxide, IWO) 및 인듐-세슘 산화물(indium cesium oxide, ICO), 인듐-티타늄-탄탈륨 산화물 중 적어도 하나를 포함하는 것;을 특징으로 하는 태양 전지가 제공될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 및 제2 패시베이션막 중 적어도 하나는 진성 비정질 실리콘층;을 특징으로 하는 태양 전지가 제공될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 패시베이션막의 두께가 상기 제1 패시베이션막의 두께 이상인 것;을 특징으로 하는 태양 전지가 제공될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 도전형 영역 및 상기 제2 도전형 영역은 각각 도핑된 비정질 실리콘, 비정질 실리콘 산화물, 비정질 실리콘 탄화물, 인듐-갈륨-아연 산화물, 티타늄 산화물 및 몰리브덴 산화물 중 적어도 하나를 포함하는 것;을 특징으로 하는 태양 전지가 제공될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 도전형 영역 및 상기 제2 도전형 영역 가운데 수소 함유량이 높은 투명 전극과 전기적으로 연결된 도전형 영역이 수소 함유량이 낮은 투명 전극과 전기적으로 연결된 도전형 영역보다 수소 함유량이 더 높은 것;을 특징으로 하는 태양 전지가 제공될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 도전형 영역의 두께는 상기 제1 도전형 영역의 두께보다 큰 것;을 특징으로 하는 태양 전지가 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 수광 면의 위치에 상관없이, n형 도전형과 전기적으로 연결되는 투명 전극 내의 수소 함유량이 p형 도전형과 전기적으로 연결되는 투명 전극 내의 수소 함유량보다 높일 수 있게 된다.
이와 같은 n형 도전형 쪽의 투명 전극 내에 수소 함유량을 p형 도전형 쪽의 투명 전극 내의 함유량 보다 높임으로써, n형 도전형 쪽의 투명 전극의 전기 전도도는 약간 증가시키거나 유지하면서 동시에 광투과도를 증가시킬 수 있게 된다.
이로 인해 n형 도전형이 입사면에 있는 경우 또는 입사면의 반대면에 있는 경우 모두, n형 도전형 쪽의 투명 전극 내의 상대적으로 높은 수소 함량으로 인해 투명 전극의 투과도 향상과 전기적 컨택 저항을 낮출 수 있어 그 결과 태양 전지에서의 변환효율을 개선시킬 수 있게 된다.
이와 함께 p형 도전형 쪽의 투명 전극 내의 수소 함유량을 상대적으로 낮게 유지함으로써, p형 도전형 쪽의 투명 전극의 전기적 컨택 저항의 증가를 억제할 수 있고 이로 인해 태양 전지의 효율을 극대화를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지의 제1 및 제2 금속 전극층의 평면도이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 제조 방법을 도시한 단면도들이다.
이하, 본원에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지와 이를 제조하는 방법을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 발명을 구현함에 있어서 설명의 편의를 위하여 구성요소를 세분화하여 설명할 수 있으나, 이들 구성요소가 하나의 장치 또는 모듈 내에 구현될 수도 있고, 혹은 하나의 구성요소가 다수의 장치 또는 모듈들에 나뉘어져서 구현될 수도 있다.
[태양 전지]
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 태양 전지(100)는, 베이스 영역(10)을 포함하는 반도체 기판(110)과, 반도체 기판(110)의 제1면 위에 형성되는 제1 패시베이션막(52)과, 반도체 기판(110)의 제2면 위에 형성되는 제2 패시베이션막(54)과, 반도체 기판(110)의 제1면 쪽에서 제1 패시베이션막(52) 위에 형성되는 제1 도전형 영역(20)과, 반도체 기판(110)의 제2면 쪽에서 제2 패시베이션막(54) 위에 형성되는 제2 도전형 영역(30)과, 제1 도전형 영역(20)에 전기적으로 연결되며 투명 전극(421)을 포함하는 제1 전극(42)과, 제2 도전형 영역(30)에 전기적으로 연결되며 투명 전극(441)을 포함하는 제2 전극(44)을 포함할 수 있다.
이때 도 1에서는 제1면이 입사면인 것으로 도시되어 있으나, 이는 다만 이해의 편리를 위한 하나의 예시일 뿐이다. 도 1과는 달리, 본 발명에서는 제2면이 입사면일 수 있음을 미리 밝히는 바이다.
이하 본 발명의 태양 전지(100)를 보다 상세하게 설명한다.
반도체 기판(110)은 결정질 반도체로 구성될 수 있다. 일 예로, 반도체 기판(110)은 단결정 또는 다결정 반도체(일 예로, 단결정 또는 다결정 실리콘)로 구성될 수 있다. 특히, 반도체 기판(110)은 단결정 반도체(예를 들어, 단결정 반도체 웨이퍼, 좀더 구체적으로는, 단결정 실리콘 웨이퍼)로 구성될 수 있다. 이와 같이 반도체 기판(110)이 단결정 반도체(예를 들어, 단결정 실리콘)로 구성되면, 태양 전지(100)가 단결정 반도체 태양 전지(예를 들어, 단결정 실리콘 태양 전지)를 구성하게 된다. 이와 같이 결정성이 높아 결함이 적은 결정질 반도체로 구성되는 반도체 기판(110)을 기반으로 하는 태양 전지(100)가 우수한 전기적 특성을 가질 수 있다.
본 실시예에서는 반도체 기판(110)에 별도의 도핑 영역이 형성되지 않고 반도체 기판(110)이 베이스 영역(10)만으로 구성될 수 있다. 이와 같이 반도체 기판(110)에 별도의 도핑 영역이 형성되지 않으면, 도핑 영역을 형성할 때 발생할 수 있는 반도체 기판(110)의 손상, 결함 증가 등이 방지되어 반도체 기판(110)이 우수한 패시베이션 특성을 가질 수 있다. 이에 의하여 반도체 기판(110)의 표면에서 발생하는 표면 재결합을 최소화할 수 있다.
본 실시예에서 반도체 기판(110) 또는 베이스 영역(10)은 베이스 도펀트인 제1 도전형 도펀트가 낮은 도핑 농도로 도핑되어 제1 도전형을 가질 수 있다. 이때, 반도체 기판(110) 또는 베이스 영역(10)은 이들과 동일한 도전형을 가지는 제1 도전형 영역 영역(20)보다 낮은 도핑 농도, 높은 저항 또는 낮은 캐리어 농도를 가질 수 있다.
반도체 기판(110)의 제1면 및/또는 제2면은 반사를 방지할 수 있도록 요철(112, 114)을 가질 수 있다. 좀더 구체적으로, 본 실시예에서는 요철(112, 114)은 반도체 기판(110)의 제1면(또는 제1면 쪽 표면)에 형성되는 제1 요철(112)과 반도체 기판(110)의 제2면(제2면 쪽 표면)에 형성되는 제2 요철(114)을 포함할 수 있다. 이에 의하여 반도체 기판(110)의 제1면 및 제2면으로 입사하는 광의 반사를 모두 방지할 수 있어, 본 실시예와 같은 양면 수광형(bi-facial) 구조를 가지는 태양 전지(100)에서의 광 손실을 효과적으로 감소할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 요철(112) 및 제2 요철(114) 중 어느 하나만 형성되는 것도 가능하다.
반도체 기판(110)의 제1면 위에는 제1 패시베이션막(52)이 형성되고, 반도체 기판(110)의 제2면 위에는 제2 패시베이션막(54)이 형성된다. 이에 의하여 반도체 기판(110)의 제1면 및 제2면을 각기 패시베이션할 수 있다.
본 명세서에서는 제1 패시베이션막(52) 및 제2 패시베이션막(54)이라는 용어를 사용하였으나, 제1 패시베이션막(52) 및/또는 제2 패시베이션막(54)이 터널링막으로서의 역할도 수행할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 패시베이션막(52, 54)은 전자 및 정공에게 일종의 배리어(barrier)로 작용하여, 소수 캐리어(minority carrier)가 통과되지 않도록 하고, 제1 및 제2 패시베이션막(52, 54)에 인접한 부분에서 축적된 후에 일정 이상의 에너지를 가지는 다수 캐리어(majority carrier)만이 제1 및 제2 패시베이션막(52, 54)을 각각 통과할 수 있도록 한다. 이때, 일정 이상의 에너지를 가지는 다수 캐리어는 터널링 효과에 의하여 쉽게 제1 및 제2 패시베이션막(52, 54)을 통과할 수 있다. 여기서, 터널링 효과를 충분하게 구현할 수 있도록 패시베이션막(52, 54)의 두께는 제1 도전형 영역(20) 및 제2 도전형 영역(30)보다 작을 수 있다.
일 예로, 제1 및 제2 패시베이션막(52, 54)이 진성 비정질 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 패시베이션막(52, 54)이 진성 비정질 실리콘(i-a-Si)층으로 이루어질 수 있다. 그러면, 제1 및 제2 패시베이션막(52, 54)이 반도체 기판(110)과 동일한 반도체 물질을 포함하여 유사한 특성을 가지기 때문에 반도체 기판(110)의 표면 특성을 좀더 효과적으로 향상할 수 있다. 이에 의하여 패시베이션 특성을 크게 향상할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 제1 및/또는 제2 패시베이션막(52, 54)이 진성 비정질 실리콘 탄화물(i-a-SiCx)층 또는 제1 및 제2 패시베이션막(52, 54)이 진성 비정질 실리콘 산화물(i-a-SiOx)층을 포함할 수도 있다. 이에 의하면 넓은 에너지 밴드갭에 의한 효과가 향상될 수 있으나, 패시베이션 특성은 진성 비정질 실리콘(i-a-Si)층을 포함하는 경우보다 다소 낮을 수 있다.
이때, 제1 및 제2 패시베이션막(52, 54)은 반도체 기판(110)의 제1면 및 제2면에 각각 전체적으로 형성될 수 있다. 이 경우 반도체 기판(110)의 전면 및 후면을 전체적으로 패시베이션할 수 있고, 별도의 패터닝 없이 쉽게 형성될 수 있다.
제1 패시베이션막(52) 위에는 제1 도전형을 가지는 제1 도전형 영역(20)이 형성될 수 있다. 그리고 제2 패시베이션막(54) 위에는 제1 도전형과 반대되는 제2 도전형을 가지는 제2 도전형 영역(30)이 위치할 수 있다.
제1 도전형 영역(20)은 제1 도전형 도펀트를 포함하여 제1 도전형을 가지는 영역일 수 있다. 그리고 제2 도전형 영역(30)은 제2 도전형 도펀트를 포함하여 제2 도전형을 가지는 영역일 수 있다. 일 예로, 제1 도전형 영역(20)이 제1 패시베이션막(52)에 접촉하고 제2 도전형 영역(30)이 제2 패시베이션막(54)에 접촉할 수 있다. 그러면, 태양 전지(100)의 구조가 단순화되고 제1 및 제2 패시베이션막(52, 54)의 터널링 효과가 최대화될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 도전형 영역(20) 및 제2 도전형 영역(30)이 반도체 기판(110) 위에서 반도체 기판(110)과 별개로 형성되므로, 반도체 기판(110) 위에서 쉽게 형성될 수 있도록 제1 도전형 영역(20) 및 제2 도전형 영역(30)이 반도체 기판(110)과 다른 물질 및/또는 결정 구조를 가질 수도 있다.
예를 들어, 제1 도전형 영역(20) 및 제2 도전형 영역(30) 각각은 화학 기상 증착법(CVD), 증발법(evaporation)과 같은 증착 등의 다양한 방법에 의하여 쉽게 제조될 수 있는 비정질 반도체 등에 제1 또는 제2 도전형 도펀트를 도핑하여 형성될 수 있다. 이 경우 앞서의 제1 패시베이션막(52) 및 제2 패시베이션막(54)과 동일한 공정으로 제1 도전형 영역(20) 및 제2 도전형 영역(54)의 기초가 되는 비정질 반도체 등을 형성할 수 있다는 장점이 있다.
만일, 상술한 바와 같이 제1 및 제2 패시베이션막(52, 54)이 진성 비정질 반도체(일 예로, 진성 비정질 실리콘)으로 구성되면, 우수한 접착 특성, 우수한 전기 전도도 등을 가질 수 있다는 장점이 있디.
제1 또는 제2 도전형 도펀트로 사용되는 p형 도펀트로는 보론(B), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등의 3족 원소를 들 수 있고, n형 도펀트로는 인(P), 비소(As), 비스무스(Bi), 안티몬(Sb) 등의 5족 원소를 들 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 도펀트가 제1 또는 제2 도전형 도펀트로 사용될 수 있다.
한편, 제1 도전형을 가지는 반도체 기판(110)과 제1 도전형 영역(20)이 n형을 가질 수 있고, 제2 도전형 영역(30)이 p형을 가질 수 있다. 이에 의하면, 반도체 기판(110)이 n형을 가져 캐리어의 수명(life time)이 우수할 수 있다. 이 경우에 반도체 기판(110)과 제1 도전형 영역(20)은 n형 도펀트로 인(P)을 포함할 수 있고, 제2 도전형 영역(30)은 p형 도펀트로 보론(B)을 포함할 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 도전형을 가지는 반도체 기판(110)과 제1 도전형 영역(20)이 p형을 가질 수 있고, 제2 도전형 영역(30)이 n형을 가질 수도 있다.
본 발명에서 제1 도전형 영역(20) 및 제2 도전형 영역(30)은 각각 비정질 실리콘(a-Si)층, 비정질 실리콘 산화물(a-SiOx)층, 비정질 실리콘 탄화물(a-SiCx)층, 인듐-갈륨-아연 산화물(indium-gallium-zinc oxide, IGZO)층, 티타늄 산화물(TiOx)층 및 몰리브덴 산화물(MoOx)층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이때, 제1 도전형 영역(20) 또는 제2 도전형 영역(30)에 적용되는 비정질 실리콘(a-Si)층, 비정질 실리콘 산화물(a-SiOx)층, 비정질 실리콘 탄화물(a-SiCx)층은 제1 또는 제2 도전형 도펀트로 도핑될 수 있다.
한편 제1 도전형 영역(20) 또는 제2 도전형 영역(30)에 적용되는 인듐-갈륨-아연 산화물층, 티타늄 산화물층 및 몰리브덴 산화물층들은 산화물층 내에 포함된 물질 외에 제1 및 제2 도전형 도펀트로 사용되는 3족 원소 또는 5족 원소(예를 들어, 보론, 인) 등을 포함하지 않는다. 인듐-갈륨-아연 산화물층, 티타늄 산화물층 및 몰리브덴 산화물층은 그 자체로 전자 또는 정공을 선택적으로 수집하여 n형 또는 p형 도전형 영역과 동일한 역할을 수행할 수 있다. 좀더 구체적으로, 인듐-갈륨-아연 산화물층은 n형의 도전형을 가질 수 있고, 티타늄 산화물층이 n형을 가질 있고, 및 몰리브덴 산화물층은 p형의 도전형을 가질 수 있다.
비정질 실리콘(a-Si)층, 비정질 실리콘 산화물(a-SiOx)층, 비정질 실리콘 탄화물(a-SiCx)층은 비록 결정 구조는 반도체 기판(110)과 다르지만 반도체 기판(110)을 구성하는 반도체 물질(일 예로, 실리콘)을 포함하여 반도체 기판(110)과 유사한 특성을 가질 수 있다. 이에 따라 반도체 기판(110)의 반도체 물질과 다른 물질을 포함할 경우에 발생할 수 있는 특성 차이를 최소화할 수 있다. 이 중에서 비정질 실리콘 산화물층, 비정질 실리콘 탄화물층은 높은 에너지 밴드갭을 가져 에너지 밴드 벤딩이 충분히 일어나도록 하여 캐리어를 선택적으로 통과시킬 수 있다.
한편, 인듐-갈륨-아연 산화물(indium-gallium-zinc oxide, IGZO)층, 티타늄 산화물(TiOx)층 및 몰리브덴 산화물(MoOx)층은 넓은 에너지 밴드갭을 가지며 광 흡수율이 낮아 광 손실을 최소화할 수 있다.
일 예로, 제1 도전형 영역(20)이 광 흡수율이 낮은 인듐-갈륨-아연 산화물층, 티타늄 산화물층 및 몰리브덴 산화물층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이에 의하여 반도체 기판(110)의 제1면에 위치한 제1 도전형 영역(20)에서 광이 흡수되는 것을 최소화할 수 있다. 그리고 본 실시예에서 제1 도전형 영역(20)은 제1 요철(112) 위에 형성될 수 있는데, 인듐-갈륨-아연 산화물층, 티타늄 산화물층, 몰리브덴 산화물층 등은 반도체 기판(110)의 표면 결함과 상관 없이 우수한 특성을 가질 수 있다.
한편, 제2 도전형 영역(30)도 비정질 실리콘층, 비정질 실리콘 산화물층 및 비정질 실리콘 탄화물층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2 도전형 영역(30)은 제1 도전형을 가지는 반도체 기판(110)과 pn 접합(또는 제2 패시베이션막(54)을 사이에 둔 pin 접합)을 형성하여 광전 변환에 직접 관여하는 층이다. 따라서 반도체 기판(110)과 동일한 반도체 물질(즉, 실리콘)을 포함하여 유사한 특성을 가지도록 하여 캐리어의 이동이 좀더 효과적으로 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명에서는 제2 도전형 영역(30)의 두께가 제1 도전형 영역(20)보다 클 수도 또는 동일할 수도 있다.
만일 제1면이 입사면인 경우, 광전 변환에 직접 관여하는 제2 도전형 영역(30)은 반도체 기판(110)의 입사면의 반대면에 위치하게 되므로, 제2 도전형 영역(30)은 입사면으로의 광 흡수를 방해하지 않으면서 위치하기 때문에 상대적으로 두껍게 형성할 수 있다. 이 때, 제1 도전형계 영역(20)은 광전 변환에 직접 관여하지 않으며 반도체 기판(110)의 입사면에 위치하여 입사면으로의 광 흡수에 관계되므로 상대적으로 얇게 형성될 수 있다.
또한, 제2 도전형 영역(30)이 p형을 가질 경우에 제2 도전형 영역(30)은 보론(B)으로 도핑될 수 있다. 보론은 작은 크기를 가져 쉽게 확산될 수 있으므로, 제2 도전형 영역(30)의 두께를 충분하게 확보하여 도펀트가 반도체 기판(110)으로 많이 도핑되는 것을 방지할 수 있다는 장점도 있다. 왜냐하면 제2 도전형 영역(30)에 포함되는 도펀트가 반도체 기판(110)으로 많이 도핑되면, 반도체 기판(110)의 열화로 인해 태양 전지(100)의 열화가 일어날 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제2 도전형 영역(30)이 n형을 가질 경우에도 제2 도전형 영역(30)의 두께가 제1 도전형 영역(20)보다 클 수 있다.
이와는 달리, 만일 제2면이 입사면일 경우, 제2 도전형 영역(30)의 두께는 제1 도전형 영역(20)보다 크지 않는 것이 바람직하다. 이 경우, 제2 도전형 영역(30)은 입사면에 위치하기 때문에 지나치게 두꺼운 경우 광 흡수를 방해할 가능성이 있기 때문이다.
한편 제2 패시베이션막(54)의 두께는 제1 패시베이션막(52)의 두께와 같거나 이보다 클 수 있다. 일 예로, 제2 패시베이션막(54)의 두께가 제1 패시베이션막(52)의 두께보다 클 수 있다. 이는 제2 도전형 영역(30)이 제1 도전형 영역(20)보다 두껍게 형성되는 것을 고려하여, 제2 도전형 영역(30)의 도펀트가 원하지 않게 반도체 기판(110)으로 도핑되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 제2 도전형 영역(30)이 p형을 가질 경우에 제2 도전형 영역(30)에 포함되는 보론이 반도체 기판(110)으로 많이 도핑되는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, 제1 패시베이션막(52) : 제2 패시베이션막(54)의 두께 비율이 1:1 내지 1:2.5일 수 있다. 이러한 비율은 반도체 기판(110)의 패시베이션 특성 및 제2 도전형 영역(30)의 도펀트의 특성 등을 고려한 것이나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 제1 패시베이션막(52)의 두께에 대한 제1 도전형 영역(20)의 두께의 비율보다 제2 패시베이션막(54)의 두께에 대한 제2 도전형 영역(30)의 두께의 비율이 클 수 있다. 이는 제2 도전형 영역(30)의 두께가 제1 도전형 영역(20)의 두께보다 상대적으로 많이 크기 때문이다.
제1 도전형 영역(20) 위에는 이에 전기적으로 연결되는 제1 전극(42)이 위치(일 예로, 접촉)하고, 제2 도전형 영역(30) 위에는 이에 전기적으로 연결되는 제2 전극(44)이 위치(일 예로, 접촉)한다.
제1 전극(42)은 제1 도전형 영역(20) 위에 차례로 적층되는 제1 투명 전극(421) 및 제1 금속 전극(422)을 포함할 수 있다.
제2 전극(44)은 제2 도전형 영역(30) 위에 차례로 적층되는 제2 투명 전극(441) 및 제2 금속 전극(442)을 포함할 수 있다. 제2 전극(44)이 제2 도전형 영역(30) 위에 위치한다는 점을 제외하고는 제2 전극(44)의 제2 투명 전극(441) 및 제2 금속 전극(442)의 역할, 물질, 형상 등은, 제1 전극(42)의 제1 투명 전극(421) 및 제1 금속 전극(422)의 역할, 물질, 형상 등과 동일하므로 이에 대한 설명이 그대로 적용될 수 있다.
따라서 이하에서는 제1 전극(42)과 제1 투명 전극(421) 및 제1 금속 전극(422)을 위주로 설명한다.
제1 투명 전극(421)은 제1 도전형 영역(20) 위에서 전체적으로 형성(일 예로, 접촉)될 수 있다. 전체적으로 형성된다고 함은, 빈 공간 또는 빈 영역 없이 제1 도전형 영역(20)의 전체를 덮는 것뿐만 아니라, 불가피하게 일부 부분이 형성되지 않는 경우를 포함할 수 있다.
이와 같이 제1 투명 전극(421)이 제1 도전형 영역(20) 위에 전체적으로 형성되면, 캐리어가 제1 투명 전극(421)을 통하여 쉽게 제1 금속 전극(422)까지 도달할 수 있어, 수평 방향에서의 저항을 줄일 수 있다. 비정질 반도체층 등으로 구성되는 제1 도전형 영역(20)의 결정성이 상대적으로 낮아 캐리어의 이동도(mobility)가 낮을 수 있으므로, 제1 투명 전극(421)을 구비하여 캐리어가 수평 방향으로 이동할 때의 저항을 저하시키는 것이다. 따라서 제1 투명 전극(421)은 전극이라는 기능을 수행하기 위해, 기본적으로 높은 전하 전도도(electric carrier conductivity)가 요구된다.
한편, 제1 투명 전극(421)이 제1 도전형 영역(20) 위에서 전체적으로 형성되므로, 상기 제1 투명 전극(421)은 광을 투과할 수 있는 물질(투과성 물질)로 구성되는 것이 바람직하다. 특히 제1면이 수광면인 경우는 제1 투명 전극(421)의 투명도가 더욱 요구된다.
또한, 제1면이 수광면의 반대면인 경우에도 반사나 굴절된 태양광이 수광면의 반대면에 있는 제1 투명 전극(421)의 아래에 위치하는 제1 도전형 영역(20)에 도달하기 위해서는 제1 투명 전극(421)의 투명도가 요구된다.
따라서 제1 투명 전극(421)은 투명 전도성 물질로 이루어져서 광의 투과를 가능하게 하면서 캐리어를 쉽게 이동할 수 있도록 해야 한다. 이에 따라 제1 투명 전극(421)을 전면 전계 영역(20) 위에 전체적으로 형성하여도 광의 투과를 차단하지 않는다.
일 예로, 제1 투명 전극(421)은 인듐-틴 산화물(indium tin oxide, ITO), 알루미늄-아연 산화물(aluminum zinc oxide, AZO), 보론-아연 산화물(boron zinc oxide, BZO), 인듐-텅스텐 산화물(indium tungsten oxide, IWO) 및 인듐-세슘 산화물(indium cesium oxide, ICO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 나아가, 제1 투명 전극(421)은 티타늄(Ti)과 탄탈륨(Ta)가 도핑된 인듐 산화물(indium oxide), 즉 인듐-티타늄-탄탈륨 산화물일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 투명 전극(421) 그 외의 다양한 물질을 포함할 수 있다.
이때, 본 실시예의 제1 투명 전극(421)은 상술한 물질을 주요 물질로 하면서 수소를 포함할 수 있다. 즉, 제1 투명 전극(421)은 수소를 포함하는, 인듐-틴 산화물(ITO:H), 수소를 포함하는 알루미늄-아연 산화물(AZO:H), 수소를 포함하는 보론-아연 산화물(BZO:H), 수소를 포함하는 인듐-텅스텐 산화물(IWO:H) 및 수소를 포함하는 인듐-세슘 산화물(ICO:H) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 투명 전극(421)은 증착에 의하여 형성될 수 있는데, 증착 시에 수소 가스를 함께 주입하면 제1 투명 전극(421)에 수소가 포함될 수 있다. 이와 같이 제1 투명 전극(421)이 수소를 포함하면 전자 또는 정공의 밀도(density)는 감소하는 대신 투과도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 또한 일정 농도의 첨가된 수소 농도까지는 투명 전극의 이동도(mobility)가 개선될 수 있어 그 결과 투명 전극의 비저항이 감소하는 효과가 있다. 반면, 수소 농도의 첨가량이 일정 수준을 넘어서는 경우는 지나친 수소의 첨가로 인해 투명 전극의 격자 내의 결함 비율이 높아져 그 결과 투명 전극의 막의 품질이 저하되어 비저항이 급격히 증가하게 된다.
일 예로, 본 발명에서의 하나의 실시예에서는, 제1 투명 전극(421)으로 ICO:H를 사용하여 광학적 특성을 좀더 향상할 수 있음을 확인하였다. 아래 표 1에 수소가 도핑되지 않은 ITO, IWO, ICO와 수소가 도핑된 ICO:H의 비저항과 캐리어 밀도를 나타내었다.
ITO IWO ICO ICO:H
비저항 [ohm·cm] 1.98E-04 3.85E-04 3.57E-04 2.23E-04
캐리어 밀도[/cm3] 9.00E+20 2.50E+20 2.50E+20 2.00E+20
IWO 및 ICO는 ITO에 비하여 캐리어 밀도가 낮고 비저항이 ITO보다 큰 것을 알 수 있다. 반면, ICO:H는 ITO와 유사한 비저항 수준을 가지면서도 캐리어 밀도가 낮은 수준인 것을 알 수 있다. 이와 같이 낮은 캐리어 밀도를 가지는 ICO:H는 낮은 비저항을 가지면서도 자유 캐리어에 의한 광 흡수를 낮추는 것에 의하여 투과도를 향상할 수 있다. 따라서 ICO:H는 낮은 비저항에 의하여 우수한 전기적 특성을 가지면서 동시에 투과도를 향상시켜 우수한 광학적 특성을 가질 수 있다. 또한 ICO 뿐만 아니라 다른 투명 전극(TCO) 재료들도 수소 도핑에 의해 전기적 및/또는 광학적 특성을 조절할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 본 발명에서의 제1 투명 전극(421) 또는 제2 투명 전극(441) 내의 수소 함유량은 서로 다른 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, n형 도전형 영역 쪽의 투명 전극 내의 수소 함유량이 p형 도전형 쪽의 투명 전극 내의 수소 함유량 이상인 것이 바람직하다.
예를 들면, 만일 제1 도전형을 가지는 반도체 기판(110)의 기판의 도전형이 n형의 도전형일 경우, 제1 투명 전극(421) 내의 수소 함유량은 제2 투명 전극(441) 내의 수소 함유량 이상인 것이 보다 바람직하다. 반면 만일 제1 도전형을 가지는 반도체 기판(110)의 도전형이 p형의 도전형일 경우, 제2 투명 전극(441) 내의 수소 함유량이 제1 투명 전극 내의 수소 함유량 이상인 것이 바람직하다.
이 때, n형 도전형 영역이 수광면 방향에 위치하는 것이 보다 바람직하지만, 본 발명은 이에 반드시 한정되는 것은 아니다.
n형 도전형 영역이 수광면에 위치하는 경우, n형 도전형 쪽의 투명 전극 내의 수소 함유량이 p형 도전형 쪽의 투명 전극 내의 수소 함유량 이상이면, 수광면 쪽의 투명 전극의 투명도와 전기적 접촉 특성의 향상으로 인해 태양 전지의 전기적 특성 및 광전변환 효율이 향상되었다.
이에 반해 n형 도전형 영역이 수광면의 반대면에 위치하더라도, n형 도전형 쪽의 투명 전극 내의 수소 함유량이 p형 도전형 쪽의 투명 전극 내의 수소 함유량 이상이면 태양 전지의 전기적 특성 및 광전변환 효율이 향상됨을 확인하였다.
n형 도전형 쪽의 투명 전극 내의 수소 함유량이 p형 도전형 쪽의 투명 전극 내의 수소 함유량 이상인 태양 전지의 특성 향상에 대한 본 발명자들의 설명은 다음과 같다.
일반적으로 제1 도전형 영역(20) 또는 제2 도전형 영역(30)이 n형의 도전형인 경우, 예를 들면 n형의 비정질 실리콘(n-a-Si)인 경우, p형의 도전형보다 전기 전도도가 높은 것으로 알려져 있다. 따라서 이와 같은 n형의 도전형 영역과 전기적으로 접촉하는 투명 전극은 전기적인 컨택에 있어 p형 도전형 영역과 접촉하는 투명 전극보다 전기 전도도 측면에서 더 큰 마진(margin)을 가질 수 있다. 다시 말하면, n형의 도전형 영역과 전기적으로 접촉하는 투명 전극은 p형 도전형 영역과 접촉하는 투명 전극보다 전기 전도도가 낮아도 문제가 발생하지 않는다.
따라서 n형 도전형 영역보다 낮은 전기 전도도를 가지는 p형 도전형 영역에서 투명 전극의 전기적 접촉(contact)을 확보하기 위해서는, p형 도전영 영역 쪽의 투명 전극의 전기 전도도를 높여야 한다.
일반적으로 투명 전극 내에 수소를 투입하게 되면, 투명 전극 내의 전하의 농도는 감소하게 되며, 이로 인해 투명 전극의 투명도는 높아지게 되고 전기 전도도는 전하의 농도가 감소하더라도 전하의 이동도(mobility)의 증가로 인해 증가하는 것으로 알려져 있다. 반면, 투명 전극 내에 수소의 첨가량이 지나치게 높아지면, 첨가된 수소로 인해 투명 전극의 막의 품질이 떨어져, 오히려 전기 전도도와 투과율이 저하되는 것으로도 알려져 있다.
이 때, 투명 전극의 전기 전도도 및 투과율 향상을 위해 첨가되는 수소의 함량은 적어도 1021/㎤ 이상이 바람직하다. 수소의 투입량이 상기 값보다 적은 경우, 수소 투입으로 인한 전기 전도도 및 투과율의 개선 효과는 기대하기 어렵다.
한편, 수소 농도의 측정은 통상적으로는 SIMS(secondary ionic mass spectroscopy)나 RBS(Rutherford back scattering) 방법을 이용할 수 있다. 본 발명에서는 측정하고자 하는 시료의 원자들과 빔의 이온들 간의 핵의 탄성 상호작용을 이용한 ERD(elastic recoil detection)방법을 이용하여 측정하였다.
그런데 p형 도전형 영역과 전기적 접촉을 하는 투명 전극의 전기 전도도를 높이기 위해 수소를 투명 전극에 첨가하게 되면, 상기 첨가된 수소는 다시 p-a-Si과 같은 p형 도전형 영역으로 확산하게 된다. 이 때 p-a-Si은 n-a-Si보다 수소를 내부에 잡을 수 있는 능력이 떨어지므로, 결국 p형 도전형 영역과 전기적 접촉을 하는 투명 전극의 전기 전도도를 높이기 위해서는 더 많은 수소를 투명 전극 내에 투입시켜야 한다. 그 결과 p형 도전형 영역과 전기적 접촉을 하는 투명 전극의 전기 전도도를 수소의 투입만으로 달성하기 위해서는, 투명 전극의 막의 품질을 저하시킬 정도의 수소가 필요하게 된다.
이와는 달리, n형 도전형 영역과 전기적 접촉을 하는 투명 전극의 전기 전도도를 높이기 위해, p형 쪽의 투명 전극과 동일한 양의 수소를 n형 도전형 영역과 전기적 접촉을 하는 투명 전극에 투입하게 되면, 비록 첨가된 수소가 다시 n-a-Si과 같은 n형 도전형 영역으로 일부 확산하더라도 n형 도전형 영역은 p형 도전형 영역보다 수소를 잡고 있는 능력이 더 높아서 수소의 손실이 상대적으로 적게 된다.
이와 같은 n형 도전형 영역의 상대적으로 높은 수소 포획 능력과 높은 전기 전도도로 인해, n형 쪽의 투명 전극은 p형 쪽의 투명 전극보다 동일한 수소 투입량에서 보다 높은 수소 함유량을 얻게 된다. 그 결과 n형 쪽의 투명 전극이 p형 쪽의 투명 전극보다 상대적으로 높은 태양광 투과율을 가지며 전기적인 접촉 특성도 더 우수하게 된다.
결국 동일한 수소 투입량에서는 n형 도전형 영역의 p형 도전형 영역 대비 상대적으로 높은 수소 포획 능력과 높은 전기 전도도는, n형 도전형 영역 및 n형 도전형 영역 쪽에서의 투명 전극 내에서 수소 함유량이 p형 도전형 영역 및 p형 도전형 영역 쪽에서의 투명 전극 내의 수소 함유량보다 더 높은 결과를 가져오게 한다.
한편, p형 도전형 영역과 전기적 접촉을 하는 투명 전극의 전기 전도도는 수소 첨가 이외에 다른 방법을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 물론 n형 도전형 영역과 전기적 접촉을 하는 투명 전극에서도, 수소 첨가 이외의 다른 방법을 통해 전기 전도도를 높일 수 있음은 당연하다.
예를 들면, 투명 전극이 주로 ITO, AZO, IWO 등의 이온성 화합물인 점을 기초로, 상기 이온성 화합물의 양이온인 인듐, 알루미늄 등을 치환할 수 있는 티타늄(Ti)과 탄탈륨(Ta)과 같은 도판트를 첨가하는 방법 등을 통해 투명 전극의 전기 전도도를 높일 수 있다.
이 경우, p형 도전형 영역과 전기적 접촉을 하는 투명 전극 내의 금속 도판트의 함량은 n형 도전형 영역과 전기적 접촉을 하는 투명 전극 내의 금속 도판트의 함량 이상인 것이 바람직하다. 왜냐하면 n형 쪽의 투명 전극은 수소 첨가에 의해 투명 전극의 투과도와 전기적 접촉 특성을 개선할 수 있기 때문이다.
이 때, p형 도전형 영역과 전기적 접촉을 하는 투명 전극 내의 금속 도판트의 함량은 (2~10)*1021/㎤ 인 것이 바람직하다.
만일 금속 도판트의 함량이 2*1021/㎤ 보다 적은 경우, 투명 전극의 전기 전도도가 높지 않아 도핑의 효과를 기대하기 어렵다.
반면 금속 도판트의 함량이 2*1021/㎤ 보다 높은 경우, 도판트에 의해 투명 전극의 전기 전도도를 높이는데 기여하는 결함(defect)의 농도보다 도판트의 농도가 더 높아지거나 일부 투명 전극-도판트 시스템의 경우 화합물이 생성되거나 전기적 중성 클러스터를 유발하여 자유전자의 움직임을 막으면서 전기적 특성을 떨어뜨리는 문제가 있다.
한편, n형 도전형 영역과 전기적 접촉을 하는 투명 전극 내의 금속 도판트의 함량은 p형 도전형 영역과 전기적 접촉을 하는 투명 전극 내의 도판트 함량보다 낮은 (1~5)*1021/㎤ 인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에서는 제1 투명 전극(421) 위에 패턴을 가지는 제1 금속 전극(422)이 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 금속 전극(422)은 제1 투명 전극(421)에 접촉 형성되어 제1 전극(42)의 구조를 단순화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 투명 전극(421)과 제1 금속 전극(422) 사이에 별도의 층이 존재하는 등의 다양한 변형이 가능하다.
제1 투명 전극(421) 위에 위치하는 제1 금속 전극(422)은 제1 투명 전극(421)보다 우수한 전기 전도도를 가지는 물질로 구성될 수 있다. 이에 의하여 제1 금속 전극(422)에 의한 캐리어 수집 효율, 저항 저감 등의 특성을 좀더 향상할 수 있다. 일 예로, 제1 금속 전극(422)은 우수한 전기 전도도를 가지는 불투명한 또는 제1 투명 전극(421)보다 투명도가 낮은 금속으로 구성될 수 있다.
이와 같이 제1 금속 전극(422)은 불투명하거나 투명도가 낮아 광의 입사를 방해할 수 있으므로 쉐이딩 손실(shading loss)를 최소화할 수 있도록 일정한 패턴을 가질 수 있다. 이에 의하여 제1 금속 전극(422)이 형성되지 않은 부분으로 광이 입사할 수 있도록 한다.
본 발명에서 제1 및 제2 전극(42, 44)에서 제1 및 제2 금속 전극(422, 442)은 저온 소성(일 예로, 300℃ 이하의 공정 온도의 소성)에 의하여 소성될 수 있는 물질로 구성될 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 금속 전극(422, 442)은 일정한 금속 화합물(일 예로, 산소를 포함하는 산화물, 탄소를 포함하는 탄화물, 황을 포함하는 황화물) 등으로 구성되는 유리 프릿(glass frit)을 구비하지 않고, 전도성 물질과 수지(바인더, 경화제, 첨가제)만을 포함할 수 있다. 유리 프릿을 구비하지 않아 저온에서도 쉽게 소성될 수 있도록 하기 위함이다.
전도성 물질로는 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등을 포함할 수 있으며, 수지로는 셀룰오스계 또는 페놀릭계 등의 바인더, 아민계 등의 경화제 등을 포함할 수 있다.
본 발명에서는 제1 및 제2 금속 전극(422, 442)이 각기 제1 및 제2 투명 전극(421, 441)에 접촉하여 형성되므로, 절연막 등을 관통하는 파이어 스루(fire-through)가 요구되지 않는다.
이에 따라 유리 프릿을 제거한 저온 소성 페이스트를 사용하는데, 이와 같이 제1 금속 전극(422, 442)은 유리 프릿을 구비하지 않고 전도성 물질과 수지만을 구비하므로 전도성 물질이 소결(sintering)되어 서로 연결되지 않고 서로 접촉하여 응집(aggregation)되어서 전도성을 가질 수 있다.
또는, 제1 및 제2 금속 전극(422, 442)은 도금에 의하여 형성될 수도 있다.
상술한 제1 및 제2 전극(42, 44)의 제1 및 제2 금속 전극(422, 442)의 평면 형상을 도 2를 참조하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 2는 도 1에 도시한 태양 전지(100)의 제1 및 제2 금속 전극(422, 442)의 평면도이다. 도 2에서는 반도체 기판(110)과 제1 및 제2 전극(42, 44)의 제1 및 제2 금속 전극(422, 442)을 위주로 도시하였다.
도 2를 참조하면, 제1 및 제2 금속 전극(422, 442)은 각기 일정한 피치를 가지면서 서로 이격되는 복수의 핑거 전극(42a, 44a)을 포함할 수 있다. 도면에서는 핑거 전극(42a, 44a)이 서로 평행하며 반도체 기판(110)의 가장자리에 평행한 것을 예시하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고 제1 및 제2 금속 전극(422, 442)은 각기 핑거 전극들(42a, 44a)과 교차하는 방향으로 형성되어 핑거 전극(42a, 44a)을 연결하는 버스바 전극(42b, 44b)을 포함할 수 있다. 이러한 버스바 전극(42b, 44b)은 하나만 구비될 수도 있고, 도 2에 도시된 바와 같이, 핑거 전극(42a, 44a)의 피치보다 더 큰 피치를 가지면서 복수 개로 구비될 수도 있다. 이때, 핑거 전극(42a, 44a)의 폭보다 버스바 전극(42b, 44b)의 폭이 클 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 버스바 전극(42b, 44b)의 폭이 핑거 전극(42a, 44a)의 폭과 동일하거나 그보다 작은 폭을 가질 수 있다.
도면에서는 제1 및 제2 금속 전극(422, 442)이 서로 동일한 평면 형상을 가지는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 금속 전극(422)의 핑거 전극(42a) 및 버스바 전극(42b)의 폭, 피치 등은 제2 금속 전극(442)의 핑거 전극(44a) 및 버스바 전극(44b)의 폭, 피치 등과 서로 다른 값을 가질 수 있다. 또한, 제1 및 제2 금속 전극(422, 442)의 평면 형상이 서로 다른 것도 가능하며, 그 외의 다양한 변형이 가능하다.
이와 같이 본 실시예에서는 태양 전지(100)의 제1 및 제2 전극(42, 44) 중에 불투명한 또는 금속을 포함하는 제1 및 제2 금속 전극(422, 442)이 일정한 패턴을 가져 반도체 기판(110)의 제1면 및 제2면으로 광이 입사될 수 있는 양면 수광형(bi-facial) 구조를 가진다. 이에 의하여 태양 전지(100)에서 사용되는 광량을 증가시켜 태양 전지(100)의 효율 향상에 기여할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제2 전극(44)의 제2 금속 전극(442)이 반도체 기판(110)의 제2면 쪽에서 전체적으로 형성되는 구조를 가지는 것도 가능하다.
[태양전지의 제조 방법]
앞에서 살펴본, 본 발명의 태양 전지(100)는 다음과 같이 도 3 내지 9를 참조한 제조 방법에 의해 제조가 가능하다. 도 3 내지 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지(100)의 제조 방법을 도시한 단면도이다.
먼저, 도 3에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(110)의 제1면 및 제2면에 제1 및 제2 요철(112, 114)를 형성한다.
구체적으로, 먼저 결정질 실리콘 기판(110)의 제1 면 및 제2 면을 평탄화한 후, 제1 및 제2 면 중 적어도 하나 이상을 텍스처링하여 텍스처링 패턴을 형성한다.
이때, 결정질 실리콘 기판(110)의 텍스처 구조 도입은 습식화학 에칭법, 건식화학 에칭법, 전기화학 에칭법, 기계적 에칭법 중 어느 하나의 방법이 이용될 수 있으나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다. 일 예로, 결정질 실리콘 기판(110)의 제1 면 및 제2 면 중 적어도 하나 이상을 염기성 수용액 내에서 식각하여 텍스쳐 구조를 도입할 수 있다.
보다 구체적으로, 먼저 (100)면을 따라 슬라이스한 두께 수십~수백 ㎛의 n형 실리콘 단결정 기판을 준비한다. 다음으로 상온~150℃의 온도 범위에서 1~5 중량%의 수산화나트륨(NaOH) 수용액 또는 수산화칼륨(KOH) 수용액에 유기용제, 인산염, 반응 조절제 및/또는 계면활성제 등의 첨가제를 포함한 수용액을 이용하여 기판 표면을 식각한다.
상기 유기용제는 2-메틸-2,4-펜탄디올(2-methyl-2,4-pentanediol), 프로필렌 글리콜(Propylene glycol), 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올(2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol), 1,3-부탄디올(1,3-butanediol), 1,4-부탄디올(1,4-butanediol), 1,6-헥산디올(1,6-hexanediol), 2,2-디메틸-1,3-프로판디올(2,2-dimethyl-1,3-propanediol), 하이드로퀴논(Hydroquinone), 1,4-사이클로헥산디올(1,4-cyclohexanediol), 및 N-메틸 프로필(N-methyl proline) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한 상기 인산염은 K3PO4 및 K2HPO4 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
상기 식각을 통해 실리콘 단결정 기판에는 피라미드 형상의 요철을 가지는 텍스쳐가 형성될 수 있다. 실리콘 단결정은 다이아몬드 큐빅 구조를 가지기 때문에 {111} 면이 가장 최밀면인 동시에 화학적으로도 안정한 면이다. 따라서 수산화나트륨 수용액에 대한 식각속도는 {111} 면이 가장 느리게 되어, 결과적으로 식각 후 실리콘 기판은 {111} 면을 따라 이방성 식각이 발생한다. 그 결과 실리콘 기판 상에는 깊이 0.1~10㎛ 수준의 텍스쳐가 전면에 균일하게 형성될 수 있다.
이어서, 도 4에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(110) 위에 제1 및 제2 패시베이션막(52, 54)을 형성할 수 있다.
제1 및 제2 패시베이션막(52, 54)은, 일례로, 열적 성장법, 증착법(예를 들어, 화학 기상 증착법(PECVD), 원자층 증착법(ALD)) 등에 의하여 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법에 의하여 제1 및 제2 패시베이션막(52, 54)이 형성될 수 있다. 제1 및 제2 패시베이션막(52, 54)은 동시에 형성될 수도 있고 순차적으로 형성될 수도 있다.
구체적으로, 먼저 텍스쳐가 균일하게 형성된 n 타입 실리콘 결정질 기판(110) 양면에 패시베이션 막(52, 54)으로 비정질 진성 실리콘(i-a-Si:H)층을 실리콘 소스 물질(SiH4, Si2H6 등)과 수소(H2)를 이용하여 PECVD법으로 증착한다. PECVD법은 일반적인 CVD법 대비 공정온도를 낮출 수 있다는 장점이 있어, 이종접합 실리콘 태양 전지의 제조 방법으로 특히 바람직하다.
이어서, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 패시베이션막(52, 54) 위에 제1 도전형 영역(20) 및 제2 도전형 영역(30)을 형성한다. 좀더 구체적으로, 제1 패시베이션막(52) 위에 전면 제1 도전형 영역(20)을 형성하고 제2 패시베이션막(52) 위에 제2 도전형 영역(30)을 형성한다.
제1 도전형 영역(20) 및 제2 도전형 영역(30)은, 일 예로, 증착법(예를 들어, 화학 기상 증착법(PECVD), 저압 화학 기상 증착법(LPCVD) 등)에 의하여 형성될 수 있다. 제1 또는 제2 도전형 도펀트는 제1 도전형 영역(20) 및 제2 도전형 영역(30)을 형성하는 반도체층을 성장시키는 공정에서 함께 포함되도록 할 수도 있고, 반도체층을 형성한 후에 이온 주입법, 열 확산법, 레이저 도핑법 등에 의하여 도핑될 수도 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법에 의하여 제1 도전형 영역(20) 및 제2 도전형 영역(30)이 형성될 수 있다. 제1 도전형 영역(20) 및 제2 도전형 영역(30)은 동시에 형성된 후에 도핑될 수도 있고 순차적으로 증착 및/또는 도핑될 수도 있다.
일 예로, 제1 도전형 영역(20) 및 제2 도전형 영역(30) 이들을 구성하는 주요 물질의 원료 물질(예를 들어, SiH4, Si2H6, SiHCl3 및 SiH2Cl2로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 가스)과 함께 도펀트 물질을 포함하는 기체, 수소 기체(H2) 및 캐리어 기체(일 예로, 아르곤 기체(Ar) 또는 질소 기체(N2))를 혼합한 기체를 주입하여 형성될 수 있다.
만일 제1 도전형 영역(20)이 n형인 반도체층을 포함하는 경우에, 도펀트 물질을 포함하는 기체는 포스핀 가스(PH3)를 사용할 수 있으며, 제2 도전형 영역(30)이 p형인 경우에는 도펀트 물질을 포함하는 기체는 지보란 가스(B2H6)를 사용할 수 있다. 또한 그 반대의 도핑 형태도 가능하다.
한편, 제1 도전형 영역(20)과 제2 도전형 영역(30)의 형성에 있어서, 증착 온도는 100 내지 250℃일 수 있고, 이 경우, 실란 가스에 대한 수소 가스의 비율은 2 내지 30%일 수 있다. 특히 증착 온도의 경우 250℃를 넘어서지 않는 것이 보다 바람직한데, 이는 직전 단계에서 형성된 패시베이션 막 내의 수소 결합이 공정 온도가 높을 경우 수소가 확산되어 패시베이션 막에서 빠져 나갈 수 있기 때문이다.
본 실시예에 있어서, 증착 온도와 실란 가스에 대한 수소 가스의 비율은 서로 비례 관계에 있으며, 이에 따라 증착 온도가 높을 수로 실란 가스에 대한 수소 가스의 비율은 높을 수 있다. 이와 같은 범위 내에서 수소 기체에 의한 안정성을 향상시킬 수 있으며, 적절한 증착 속도를 유지할 수 있다.
이어서, 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 도전형 영역(20) 및 제2 도전형 영역(30) 위에 제1 및 제2 투명 전극(421, 441)을 형성한다. 좀더 구체적으로, 제1 도전형 영역(20) 위에 제1 투명 전극(421)을 형성하고, 제2 도전형 영역(30) 위에 제2 투명 전극층(441)을 형성할 수 있다.
제1 및 제2 투명 전극(421, 441)은, 일 예로, 증착법(예를 들어, 스퍼터링과 같은 물리 기상 증착법(PVD), 화학 기상 증착법(PECVD), 코팅법 등에 의하여 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법에 의하여 제1 및 제2 투명 전극(421, 441)을 형성할 수 있다.
일 예로, 제1 및 제2 투명 전극(421, 441)은 이들을 구성하는 주요 물질의 원료 물질(예: IWO, ICO 등)과 함께 수소 기체(H2) 및 캐리어 기체(일 예로, 아르곤 기체(Ar) 또는 질소 기체(N2))를 혼합한 기체를 주입하여 형성될 수 있다. 그러면, 제1 및 제2 투명 전극(421, 441) 내에 수소가 포함되어 이에 따른 효과를 구현할 수 있다. 이 때, 제1 도전형 영역(20) 쪽의 제1 투명 전극(421) 내의 수소 함유량과 제2 도전형 영역(441) 쪽의 제2 투명 전극(441) 내의 수소 함유량은 서로 다른 것이 바람직하다.
캐리어 기체에 대한 수소 기체의 비율(예를 들어, H2/N2의 비율 또는 H2/Ar의 비율)이 0.5 내지 5%(일 예로, 부피%)일 수 있다. 상기 비율이 0.5% 미만이면 수소에 의한 효과가 충분하지 않을 수 있다. 그러나 본 발명이 이러한 수치 비율에 한정되는 것은 아니다. 그리고 상기 비율이 5%를 초과하면, 수소 기체에 의하여 안정성이 저하될 수 있고 증착 속도가 낮아질 수 있다.
좀더 구체적으로, 제1 도전형 영역(20) 쪽의 제1 투명 전극(421)에서는 캐리어 기체에 대한 수소 기체의 비율(즉, H2/N2의 비율)은 0.5% 내지 2% 일 수 있다. 반면, 제2 도전형 영역(30) 쪽의 제2 투명 전극(441)에서는 캐리어 기체에 대한 수소 기체의 비율(즉, H2/N2의 비율)은 2% 내지 5% 일 수 있다. 이러한 범위에서 안정성을 좀더 향상하고 증착 속도를 높일 수 있으며, 그 결과 태양 전지의 효율이 향상되기 때문이다. 그러나 본 발명이 이러한 수치 범위에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 투명 전극(421, 441) 위에 제1 및 제2 금속 전극(422, 442)을 형성한다.
일 예로, 제1 도전형 영역(20) 및 제2 도전형 영역(30) 중 하나 위(좀더 구체적으로, 제1 및 제2 투명 전극(421, 441) 중 하나 위)에 제1 저온 페이스트층을 형성하고 이를 건조하여 제1 및 제2 금속 전극(422, 442) 중 하나를 형성하고, 제1 도전형 영역(20) 및 제2 도전형 영역(30) 중 다른 하나 위에 제2 저온 페이스트층을 형성하고 이를 건조하여 제1 및 제2 금속 전극(422, 442) 중 나머지 하나를 형성할 수 있다. 유동성을 가지는 제1 또는 제2 저온 페이스트층을 양면에 원하는 패턴을 가지도록 함께 형성하기 어려울 수 있다. 이를 고려하여 유동성을 가지는 제1 저온 페이스트층을 형성한 후에 건조하여 제1 및 제2 금속 전극(422, 442) 중 하나를 형성한 상태에서 다른 면에 유동성을 가지는 제2 저온 페이스트층을 형성한다. 그러면, 제2 저온 페이스트층의 형성 시에 제1 저온 페이스트층이 흘러 내리는 등의 문제를 방지할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 및 제2 저온 페이스트층을 양측에서 동시에 형성한 후에 이를 함께 건조하는 것도 가능하다.
제1 또는 제2 저온 페이스트층은 전도성 물질, 수지(바인더, 경화제, 첨가제 등) 및 용매를 포함할 수 있다. 전도성 물질, 수지의 구성 물질은 이미 설명하였으므로 생략한다. 용매로는 다양한 물질을 사용할 수 있는데, 일 예로, 에테르계 용매를 사용할 수 있다. 이때, 제1 또는 제2 저온 페이스트층은 100 중량부에 대하여 전도성 물질이 85 내지 90 중량부로 포함될 수 있고, 수지가 1 내지 15 중량부로 포함될 수 있으며, 용매가 5 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 제1 또는 제2 저온 페이스트층은 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있는데, 일 예로, 원하는 패턴을 가지는 상태로 인쇄(패턴 인쇄)에 의하여 형성될 수 있다. 그러면 단순한 공정에 의하여 원하는 패턴으로 제1 또는 제2 저온 페이스트층을 형성할 수 있다.
제1 또는 제2 저온 페이스트층의 건조는 250℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다. 이러한 온도는 제1 및 제2 패시베이션막(52, 54), 그리고 제2 도전형 영역(20) 및 제2 도전형 영역(30)의 열화를 방지할 수 있는 낮은 온도로 한정된 것이다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 건조 단계에 의하여 제1 또는 제2 저온 페이스트층의 용매가 날아가서 제거되어 제1 또는 제2 금속 전극(422, 442)는 산소, 탄소, 황 등을 포함하는 금속 화합물을 포함하지 않고 전도성 물질과 수지로 구성된다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 및 제2 금속 전극(422, 442) 중 적어도 하나가 도금에 의하여 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제1 또는 제2 금속 전극(422, 442)이 구리를 전기 도금하여 형성되어 구리를 포함하는 전기 도금층일 수 있다.
[ 실시예 ]
표 2는 본 발명에서의 n형 도전형 영역 쪽의 투명 전극 내에 수소 첨가에 따른 태양 전지의 특성 결과를 나타낸 것이다.
투명 전극 재료 Normalized LIV 측정 결과
전면 후면 Eff Voc Jsc FF
비교예 ITO ITO 1.000 1.000 1.000 1.000
실시예 1 IWO:H ITO 1.022 1.004 1.016 1.002
실시예 2 ITO IWO;H 1.002 1.001 1.005 0.995
먼저 앞에서의 표 1에서 나타난 바와 같이, 수소가 도핑 되지 않은 상태에서의 ITO와 IWO의 비저항은 각각 1.98E-04와 3.57E-04이다. 이는 만일 수소로 도핑되지 않은 ITO와 IWO로 태양 전지의 투명 전극을 제조하는 경우, 적어도 전기적 특성 측면에서는 ITO가 IWO보다 유리함을 의미한다.
그런데, IWO에 수소를 도핑하게 되면, 기존 수소 도핑되지 않은 ITO 투명 전극 대비 태양 전지의 특성이 향상됨을 표 2의 LIV(light current voltage) 측정결과를 통해 알 수 있다.
본 실시예에서는 기재하지는 않았으나, 수소 도핑 되지 않은 IWO 투명 전극의 태양 전지는 비교예인 수소 도핑 되지 않은 ITO 투명 전극의 태양 전지보다 모든 LIV 데이터가 열위인 것으로 측정되었다.
먼저, n형의 도전형 영역이 수광면에 형성된 실시예 1의 경우, n형 도전형 영역 쪽의 투명 전극이 IWO:H로 치환된 태양 전지는 레퍼런스인 ITO 투명 전극의 태양 전지(비교예) 대비 모든 특성이 우수한 것으로 나타났다. 이는 도핑된 수소로 인해 투명 전극 내의 전하의 밀도는 감소하더라도, n형 도전형 영역 쪽의 투명 전극의 투명도와 전하 이동도(mobility)가 개선되기 때문인 것으로 판단된다.
한편, n형의 도전형 영역이 수광면의 반대면에 형성된 실시예 2의 경우, n형 도전형 영역 쪽의 투명 전극이 IWO:H로 치환된 태양 전지는 레퍼런스인 ITO 투명 전극의 태양 전지(비교예) 대비 FF(fill factor)를 제외한 다른 모든 특성이 우수한 것으로 나타났다. 이는 도핑된 수소로 인해 n형 도전형 쪽의 투명 전극의 컨택 저항이 감소하여 태양 전지의 변환 효율을 향상시킨 것으로 판단된다.
상기 표 2에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따라 n형 도전형 영역과 접촉하고 있는 투명 전극 내의 수소 함유량이 p형 도전형 영역 쪽의 투명 전극 내의 수소 함유량 이상인 태양 전지는, 수광면의 위치와는 무관하게, 보다 우수한 변환 효율을 가지는 태양 전지를 제공할 수 있음을 확인하였다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (15)

  1. 결정질 실리콘 기판;
    상기 기판의 제1 면 위에 위치하는 제1 패시베이션막;
    상기 기판의 제2 면 위에 위치하는 제2 패시베이션막;
    상기 기판의 제1 면 쪽에서 상기 제1 패시베이션막 위에 위치하며 상기 기판과 동일한 도전형을 가지는 제1 도전형 영역;
    상기 기판의 제2 면 쪽에서 상기 제2 패시베이션막 위에 위치하며 상기 기판과 반대되는 도전형을 가지는 제2 도전형 영역;
    상기 기판의 제1 면 쪽에서 상기 제1 도전형 영역에 전기적으로 연결되는 제1 투명 전극;
    상기 기판의 제2 면 쪽에서 상기 제2 도전형 영역에 전기적으로 연결되는 제2 투명 전극;을 포함하며,
    상기 기판이 n형의 도전형일 때, 제1 투명 전극 내의 수소 함유량이 제2 투명 전극 내의 수소 함유량 이상인 것;
    상기 수소 함유량이 낮은 투명 전극 내의 금속 도판트의 함유량은 수소 함유량이 높은 투명 전극 내의 금속 도판트의 함유량 이상인 것;
    을 특징으로 하는 태양 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판이 p형의 도전형일 때, 제2 투명 전극 내의 수소 함유량이 제1 투명 전극 내의 수소 함유량 이상인 것;
    을 특징으로 하는 태양 전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수소 함유량이 높은 투명 전극 내의 수소 농도는 1021/㎤ 이상인 것;
    을 특징으로 하는 태양 전지.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수소 함유량이 낮은 투명 전극 내의 금속 도판트의 함유량은 (1~10)*1020/㎤ 인 것;
    을 특징으로 하는 태양 전지.
  6. 삭제
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 투명 전극 및 상기 제2 투명 전극은 인듐-틴 산화물(indium tin oxide, ITO), 알루미늄-아연 산화물(aluminum zinc oxide, AZO), 보론-아연 산화물(boron zinc oxide, BZO), 인듐-텅스텐 산화물(indium tungsten oxide, IWO) 및 인듐-세슘 산화물(indium cesium oxide, ICO), 인듐-티타늄-탄탈륨 산화물(indium titanium-tantalum oxide) 중 적어도 하나를 포함하는 것;
    을 특징으로 하는 태양 전지.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 패시베이션막 중 적어도 하나는 진성 비정질 실리콘층;
    을 포함하는 태양 전지.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 패시베이션막의 두께가 상기 제1 패시베이션막의 두께 이상인 것;
    을 특징으로 하는 태양 전지.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 도전형 영역 및 상기 제2 도전형 영역은 각각 도핑된 비정질 실리콘, 비정질 실리콘 산화물, 비정질 실리콘 탄화물, 인듐-갈륨-아연 산화물, 티타늄 산화물 및 몰리브덴 산화물 중 적어도 하나를 포함하는 것;
    을 특징으로 하는 태양 전지.
  11. 삭제
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 도전형 영역의 두께는 상기 제1 도전형 영역의 두께보다 큰 것;
    을 특징으로 하는 태양 전지.
  13. 결정질 실리콘 기판;
    상기 기판의 제1 면 위에 위치하는 제1 패시베이션막;
    상기 기판의 제2 면 위에 위치하는 제2 패시베이션막;
    상기 기판의 제1 면 쪽에서 상기 제1 패시베이션막 위에 위치하며 상기 기판과 동일한 도전형을 가지는 제1 도전형 영역;
    상기 기판의 제2 면 쪽에서 상기 제2 패시베이션막 위에 위치하며 상기 기판과 반대되는 도전형을 가지는 제2 도전형 영역;
    상기 기판의 제1 면 쪽에서 상기 제1 도전형 영역에 전기적으로 연결되는 제1 투명 전극;
    상기 기판의 제2 면 쪽에서 상기 제2 도전형 영역에 전기적으로 연결되는 제2 투명 전극;을 포함하며,
    상기 기판이 n형의 도전형일 때, 제1 투명 전극 내의 수소 함유량이 제2 투명 전극 내의 수소 함유량 이상인 것;
    상기 수소 함유량이 높은 투명 전극 쪽의 도전형 영역이 수소 함유량이 낮은 투명 전극 쪽의 도전형 영역보다 수소 함유량이 더 높은 것;
    을 특징으로 하는 태양 전지.
  14. 결정질 실리콘 기판;
    상기 기판의 제1 면 위에 위치하는 제1 패시베이션막;
    상기 기판의 제2 면 위에 위치하는 제2 패시베이션막;
    상기 기판의 제1 면 쪽에서 상기 제1 패시베이션막 위에 위치하며 상기 기판과 동일한 도전형을 가지는 제1 도전형 영역;
    상기 기판의 제2 면 쪽에서 상기 제2 패시베이션막 위에 위치하며 상기 기판과 반대되는 도전형을 가지는 제2 도전형 영역;
    상기 기판의 제1 면 쪽에서 상기 제1 도전형 영역에 전기적으로 연결되는 제1 투명 전극;
    상기 기판의 제2 면 쪽에서 상기 제2 도전형 영역에 전기적으로 연결되는 제2 투명 전극;을 포함하며,
    상기 기판이 n형의 도전형일 때, 제1 투명 전극 내의 수소 함유량이 제2 투명 전극 내의 수소 함유량 이상인 것;
    을 특징으로 하는 태양 전지.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 기판이 p형의 도전형일 때, 제2 투명 전극 내의 수소 함유량이 제1 투명 전극 내의 수소 함유량 이상인 것;
    을 특징으로 하는 태양 전지.
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