KR102646186B1 - TOPCon Si PHOTOVOLTAIC CELL, MANUFACTURING METHOD FOR Si PHOTOVOLTAIC CELL AND FORMING METHOD FOR POLY-Si LAYER OF Si PHOTOVOLTAIC CELL - Google Patents

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Abstract

본 발명은 TOPCon 구조를 적용할 때에 성능 저하를 방지할 수 있는 새로운 구조의 실리콘 태양전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명의 실리콘 태양전지는, 결정질의 실리콘 기판; 상기 실리콘 기판에서 빛이 입사되는 일측에 형성된 터널 산화물 패시베이션층; 상기 터널 산화물 패시베이션층 상에 형성되고 도펀트로 도핑된 폴리실리콘층; 및 상기 폴리실리콘층에 접촉하도록 형성된 금속 재질의 그리드형 전극을 포함하며, 상기 폴리실리콘층은 상기 전극과 접촉하는 부분과 그 주변의 소정 범위를 포함하는 제1영역과 나머지 부분인 제2영역으로 구분되며, 상기 제1영역의 두께가 상기 제2영역의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 폴리실리콘층을 전극에 접촉하는 제1영역과 이외의 제2영역으로 구분하여 도핑 농도와 두께를 다르게 구성함으로써, 전극 페이스트가 기판까지 침투하는 션팅을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 폴리실리콘층의 기생 흡수를 감소시킬 수 있는 뛰어난 효과가 있다. The purpose of the present invention is to provide a silicon solar cell with a new structure that can prevent performance degradation when applying the TOPCon structure.
To this end, the silicon solar cell of the present invention includes a crystalline silicon substrate; a tunnel oxide passivation layer formed on one side of the silicon substrate where light is incident; a polysilicon layer formed on the tunnel oxide passivation layer and doped with a dopant; and a grid-shaped electrode made of a metal material formed to contact the polysilicon layer, wherein the polysilicon layer is divided into a first region including a portion in contact with the electrode and a predetermined range around the portion, and a second region that is the remaining portion. They are distinguished, and the thickness of the first region is thicker than the thickness of the second region.
In the present invention, by dividing the polysilicon layer into a first area in contact with the electrode and a second area other than the electrode and configuring the doping concentration and thickness differently, it is possible to prevent shunting where the electrode paste penetrates into the substrate, as well as to prevent polysilicon It has an excellent effect in reducing parasitic absorption of the layer.

Description

TOPCon 실리콘 태양전지와 그 제조방법 및 실리콘 태양전지의 폴리실리콘층 형성방법{TOPCon Si PHOTOVOLTAIC CELL, MANUFACTURING METHOD FOR Si PHOTOVOLTAIC CELL AND FORMING METHOD FOR POLY-Si LAYER OF Si PHOTOVOLTAIC CELL}TOPCon silicon solar cell and its manufacturing method and method of forming polysilicon layer of silicon solar cell {TOPCon Si PHOTOVOLTAIC CELL, MANUFACTURING METHOD FOR Si PHOTOVOLTAIC CELL AND FORMING METHOD FOR POLY-Si LAYER OF Si PHOTOVOLTAIC CELL}

본 발명은 실리콘 태양전지에 대한 것으로서, 더욱 자세하게는 산화물층을 이용한 TOPCon 실리콘 태양전지에 대한 것이다.The present invention relates to a silicon solar cell, and more specifically to a TOPCon silicon solar cell using an oxide layer.

최근 심각한 환경오염 문제와 화석 에너지 고갈로 차세대 청정에너지 개발에 대한 중요성이 증대되고 있다. 그 중에서도 태양전지는 태양 에너지를 직접 전기 에너지로 전환하는 장치로서, 공해가 적고, 자원이 무한적이며 반영구적인 수명이 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 에너지원으로 기대되고 있다.Recently, the importance of developing next-generation clean energy is increasing due to serious environmental pollution problems and depletion of fossil energy. Among them, solar cells are devices that directly convert solar energy into electrical energy, and are expected to be an energy source that can solve future energy problems because it produces less pollution, has infinite resources, and has a semi-permanent lifespan.

태양전지는 P-N 접합 다이오드(P-N junction diode)로 이루어져 있으며, P-N 접합에 사용되는 p영역과 n영역의 성질에 따라 동종접합(homojunction)과 이종접합(heterojunction)으로 나눌 수 있는데, 이중 이종 접합은 서로 다른 결정구조를 가지는 물질이 결합되거나 서로 다른 물질로 결합된 경우를 의미한다. Solar cells are composed of a P-N junction diode, and can be divided into homojunction and heterojunction depending on the properties of the p region and n region used in the P-N junction. This refers to a case where substances with different crystal structures are combined or combined into different substances.

결정질 실리콘 기판을 이용한 실리콘 태양전지는 가장 일찍 실용화되어 현재에도 많이 사용되고 있는 태양전지이며, 결정질 실리콘 기판에 비정질의 실리콘층을 에미터층으로 증착하여 비정질-결정질의 P-N 접합구조를 구성한 이종접합 실리콘 태양전지가 개발된 바 있다. 이러한 비정질-결정질의 이종접합 실리콘 태양전지는 기존의 확산형 결정질 실리콘 태양전지에 비해 낮은 온도로 제작이 가능하며, 나아가 개선된 효율을 가짐에 따라 많은 관심이 집중되었다. 하지만 비정질층과 결정질층 사이의 계면에서 발생하는 결함 밀도(defect density)에 의해서 특성에 많은 영향을 받는 문제가 있고, 기판과 전극이 맞닿은 부분에서 재결합이 발생하는 등의 문제가 있다.A silicon solar cell using a crystalline silicon substrate is the earliest commercialized solar cell and is still widely used today. A heterojunction silicon solar cell is a heterojunction silicon solar cell that forms an amorphous-crystalline P-N junction structure by depositing an amorphous silicon layer as an emitter layer on a crystalline silicon substrate. has been developed. These amorphous-crystalline heterojunction silicon solar cells can be manufactured at lower temperatures than existing diffusion-type crystalline silicon solar cells, and have attracted much attention as they have improved efficiency. However, there is a problem that the characteristics are greatly affected by the defect density that occurs at the interface between the amorphous layer and the crystalline layer, and there are problems such as recombination occurring in the area where the substrate and the electrode come into contact.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 결정질 실리콘 기판과 폴리실리콘 박막으로 P-N 접합을 구성하되 그 사이에 터널 산화물 패시베이션층을 위치시키는 TOPCon(Tunnel Oxide Passivated Contact) 방식의 실리콘 태양전지가 개발되었다.(대한민국 등록특허 10-1626248) TOPCon 방식은 터널 산화물 패시베이션층이 전극과 폴리실리콘층을 분리하여 전극에서의 재결합을 최소화하고, 터널링 효과를 이용하여 전자와 정공을 흐르게 할 수 있는 구조이다.To solve this problem, a silicon solar cell of the TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) type was developed, which consists of a crystalline silicon substrate and a polysilicon thin film to form a P-N junction and places a tunnel oxide passivation layer between them. (Registered patent in Korea) 10-1626248) The TOPCon method is a structure in which the tunnel oxide passivation layer separates the electrode and the polysilicon layer to minimize recombination at the electrode and allows electrons and holes to flow using the tunneling effect.

다만, 결정질 실리콘 기판과 폴리실리콘 박막의 사이에 터널 산화물 패시베이션층을 위치시키는 TOPCon 구조를 실리콘 태양전지의 전면 측에 적용하는 경우, 폴리실리콘 층의 기생흡수로 인하여 흡수 손실을 가져오는 문제로 인하여 발전 특성이 나빠지는 단점이 있다.However, when the TOPCon structure, which places a tunnel oxide passivation layer between a crystalline silicon substrate and a polysilicon thin film, is applied to the front side of a silicon solar cell, there is a problem of absorption loss due to parasitic absorption of the polysilicon layer. There is a disadvantage in that the characteristics deteriorate.

대한민국 등록특허 10-1626248Republic of Korea registered patent 10-1626248

본 발명은 전면 전극 측에 TOPCon 구조를 적용할 때에 성능 저하를 방지할 수 있는 새로운 구조의 실리콘 태양전지를 제공하기 위한 것이다. The present invention is intended to provide a silicon solar cell with a new structure that can prevent performance degradation when applying the TOPCon structure to the front electrode side.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 아래와 같은 구성으로 이루어지는 실리콘 태양전지를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a silicon solar cell having the following configuration.

본 발명의 실리콘 태양전지는, 결정질의 실리콘 기판; 상기 실리콘 기판에서 빛이 입사되는 일측에 형성된 터널 산화물 패시베이션층; 상기 터널 산화물 패시베이션층 상에 형성되고 도펀트로 도핑된 폴리실리콘층; 및 상기 폴리실리콘층에 접촉하도록 형성된 금속 재질의 그리드형 전극을 포함하며, 상기 폴리실리콘층은 상기 전극과 접촉하는 부분과 그 주변의 소정 범위를 포함하는 제1영역과 나머지 부분인 제2영역으로 구분되며, 상기 제1영역의 두께가 상기 제2영역의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 한다.The silicon solar cell of the present invention includes a crystalline silicon substrate; a tunnel oxide passivation layer formed on one side of the silicon substrate where light is incident; a polysilicon layer formed on the tunnel oxide passivation layer and doped with a dopant; and a grid-shaped electrode made of metal formed to contact the polysilicon layer, wherein the polysilicon layer is divided into a first region including a portion in contact with the electrode and a predetermined range around the portion, and a second region that is the remaining portion. They are distinguished, and the thickness of the first region is thicker than the thickness of the second region.

이때, 상기 제1영역의 도핑농도가 상기 제2영역의 도핑농도보다 높은 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the doping concentration of the first region is higher than the doping concentration of the second region.

제1영역의 폭이 100㎛ 이하인 것이 바람직하다. 제1영역이 너무 넓으면 폴리실리콘층의 기생 흡수 비율이 높아지는 단점이 있다.It is preferable that the width of the first region is 100㎛ or less. If the first area is too wide, there is a disadvantage in that the parasitic absorption ratio of the polysilicon layer increases.

실리콘 태양전지는 양면에서 빛이 입사되는 양면형 태양전지이고, 상기 터널 산화물 패시베이션층과 상기 폴리실리콘층이 상기 실리콘 기판의 양면에 각각 형성될 수 있다.A silicon solar cell is a double-sided solar cell in which light is incident from both sides, and the tunnel oxide passivation layer and the polysilicon layer may be formed on both sides of the silicon substrate, respectively.

본 발명의 다른 형태에 의한 실리콘 태양전지의 제조방법은, 결정질의 실리콘 기판, 상기 실리콘 기판에서 빛이 입사되는 일측에 형성된 터널 산화물 패시베이션층, 상기 터널 산화물 패시베이션층 상에 형성되고 도펀트로 도핑된 폴리실리콘층 및 상기 폴리실리콘층에 접촉하도록 형성된 금속 재질의 그리드형 전극을 포함하는 실리콘 태양전지의 제조방법으로서, 상기 폴리실리콘층의 형성 공정이, 전극과 접촉하는 부분과 그 주변의 소정 범위를 포함하는 제1영역을 형성하는 제1영역 형성 단계와 나머지 부분인 제2영역을 형성하는 제2영역 형성 단계를 개별 수행하여 하나의 폴리실리콘층을 형성하며, 상기 제1영역 형성 단계에서 형성된 폴리실리콘의 두께가 상기 제2영역 형성 단계에서 형성된 폴리실리콘의 두께보다 더 두꺼운 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a silicon solar cell according to another form of the present invention includes a crystalline silicon substrate, a tunnel oxide passivation layer formed on one side of the silicon substrate where light is incident, and a poly layer formed on the tunnel oxide passivation layer and doped with a dopant. A method of manufacturing a silicon solar cell including a silicon layer and a grid-shaped electrode made of metal formed to contact the polysilicon layer, wherein the forming process of the polysilicon layer includes a portion in contact with the electrode and a predetermined range around it. A first region forming step for forming the first region and a second region forming step for forming the remaining second region are performed separately to form one polysilicon layer, and the polysilicon formed in the first region forming step is performed separately. The thickness is thicker than the thickness of the polysilicon formed in the second region forming step.

상기 제1영역 형성 단계에서 형성된 폴리실리콘의 도핑 농도가 상기 제2영역 형성 단계에서 형성된 폴리실리콘의 도핑 농도가 더 높은 것이 바람직하다.It is preferable that the doping concentration of the polysilicon formed in the first region forming step is higher than the doping concentration of the polysilicon formed in the second region forming step.

상기 제1영역 형성 단계와 상기 제2영역 형성 단계가 새도우 마스크를 사용하여 소정의 위치에만 폴리실리콘을 증착하여 수행되는 것이 바람직하다.It is preferable that the first region forming step and the second region forming step are performed by depositing polysilicon only at predetermined positions using a shadow mask.

상기 제1영역 형성 단계에서 형성된 폴리실리콘의 폭이 100㎛ 이하인 것이 바람직하다.It is preferable that the width of the polysilicon formed in the first region forming step is 100㎛ or less.

상기 실리콘 태양전지는 양면에서 빛이 입사되는 양면형 태양전지이며, 상기 폴리실리콘층의 형성 공정이 양면에 모두 수행될 수 있다. 전면 폴리실리콘층의 제1영역과 후면 폴리실리콘층의 제1영역을 함께 형성하고, 후면 폴리실리콘층의 제2영역과 후면 폴리실리콘층의 제2영역을 함께 형성할 수 있다. 전면 폴리실리콘층과 후면 폴리실리콘층을 각각 순차적으로 형성할 수 있다.The silicon solar cell is a double-sided solar cell in which light is incident on both sides, and the polysilicon layer formation process can be performed on both sides. The first region of the front polysilicon layer and the first region of the rear polysilicon layer may be formed together, and the second region of the rear polysilicon layer and the second region of the rear polysilicon layer may be formed together. The front polysilicon layer and the back polysilicon layer can be formed sequentially.

본 발명의 또 다른 형태에 의한 실리콘 태양전지의 폴리실리콘층 형성방법은, 결정질의 실리콘 기판, 상기 실리콘 기판에서 빛이 입사되는 일측에 형성된 터널 산화물 패시베이션층, 상기 터널 산화물 패시베이션층 상에 형성되고 도펀트로 도핑된 폴리실리콘층 및 상기 폴리실리콘층에 접촉하도록 형성된 금속 재질의 그리드형 전극을 포함하는 실리콘 태양전지의 폴리실리콘층을 형성하는 방법으로서, 전극과 접촉하는 부분과 그 주변의 소정 범위를 포함하는 제1영역을 형성하는 제1영역 형성 단계와 나머지 부분인 제2영역을 형성하는 제2영역 형성 단계를 개별 수행하여 하나의 폴리실리콘층을 형성하는 것을 특징으로 한다.A method of forming a polysilicon layer of a silicon solar cell according to another form of the present invention includes a crystalline silicon substrate, a tunnel oxide passivation layer formed on one side of the silicon substrate where light is incident, and a dopant formed on the tunnel oxide passivation layer. A method of forming a polysilicon layer of a silicon solar cell including a doped polysilicon layer and a grid-shaped electrode made of metal formed to contact the polysilicon layer, including the portion in contact with the electrode and a predetermined range around it. The first region forming step of forming the first region and the second region forming step of forming the remaining portion, the second region, are performed separately to form one polysilicon layer.

상기 제1영역 형성 단계에서 형성된 폴리실리콘의 두께가 상기 제2영역 형성 단계에서 형성된 폴리실리콘의 두께보다 더 두꺼운 것이 바람직하다.It is preferable that the thickness of the polysilicon formed in the first region forming step is thicker than the thickness of the polysilicon formed in the second region forming step.

상기 제1영역 형성 단계와 상기 제2영역 형성 단계가 새도우 마스크를 사용하여 소정의 위치에만 폴리실리콘을 증착하여 수행되는 것이 바람직하다.It is preferable that the first region forming step and the second region forming step are performed by depositing polysilicon only at predetermined positions using a shadow mask.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 폴리실리콘층을 전극에 접촉하는 제1영역과 이외의 제2영역으로 구분하여 도핑 농도와 두께를 다르게 구성함으로써, 전극 페이스트가 기판까지 침투하는 션팅을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 폴리실리콘층의 기생 흡수를 감소시킬 수 있는 뛰어난 효과가 있다. The present invention, constructed as described above, divides the polysilicon layer into a first area in contact with the electrode and a second area other than the electrode, and configures the doping concentration and thickness differently, thereby preventing shunting where the electrode paste penetrates into the substrate. In addition, it has an excellent effect in reducing parasitic absorption of the polysilicon layer.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 태양전지를 제조하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.1 to 6 are diagrams for explaining the process of manufacturing a silicon solar cell according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 통해 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. Hereinafter, the present invention will be described in detail through preferred embodiments with reference to the drawings. However, the embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation, and elements indicated by the same symbol in the drawings are the same element.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미 한다.And throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only the case where it is "directly connected," but also the case where it is "electrically connected" with another element in between. In addition, when a part is said to "include" or "have" a certain component, this does not mean excluding other components, unless specifically stated to the contrary, but rather means that it can further include or be provided with other components. .

또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Additionally, terms such as “first” and “second” are used to distinguish one component from another component, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 태양전지를 제조하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.1 to 6 are diagrams for explaining the process of manufacturing a silicon solar cell according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 실리콘 태양전지는, 먼저 실리콘 기판(100)을 준비한다.In the silicon solar cell according to an embodiment of the present invention, a silicon substrate 100 is first prepared.

실리콘 기판(100)은 결정질의 실리콘 웨이퍼이며, n형 또는 p형 도펀트로 도핑될 수 있으며, 본 실시예에서는 n형 도펀트로 도핑된다. 또한, 실리콘 기판(100)의 표면에는 반사를 최소화 하기 위한 반사 방지 구조를 적용할 수 있다. 이때, 양쪽 면에서 입사되는 빛을 모두 이용하는 양면형 태양전지인 경우에는 전면과 후면 모두에 반사 방지 구조가 적용될 수도 있고, 한쪽에만 반사 방지 구조가 적용될 수도 있다.The silicon substrate 100 is a crystalline silicon wafer and may be doped with an n-type or p-type dopant, and in this embodiment, it is doped with an n-type dopant. Additionally, an anti-reflection structure may be applied to the surface of the silicon substrate 100 to minimize reflection. At this time, in the case of a double-sided solar cell that uses light incident from both sides, an anti-reflection structure may be applied to both the front and back, or an anti-reflection structure may be applied to only one side.

도시된 실시예에서는 전면과 후면에 입사되는 빛을 모두 이용할 수 있는 양면형 태양전지를 도시하였으나, 반사 방지 구조는 전면에만 형성하였다.In the illustrated embodiment, a double-sided solar cell is shown that can utilize light incident on both the front and back sides, but the anti-reflection structure is formed only on the front side.

다음으로 실리콘 기판(100)의 양면에 산화물층(210, 220)을 형성한다.Next, oxide layers 210 and 220 are formed on both sides of the silicon substrate 100.

본 실시예의 산화물층(210, 220)은 터널 산화물 패시베이션층으로 기능하며, 양면형 태양전지인 점에서 전면 산화물층(210)과 후면 산화물층(220)을 모두 형성하였다. 전면과 후면에 모두 산화물층을 형성하는 것이 필수는 아니지만, 본 발명의 구조를 적용하기 위해서 적어도 한쪽 면에는 산화물층이 형성되어야 한다.The oxide layers 210 and 220 of this embodiment function as a tunnel oxide passivation layer, and since it is a double-sided solar cell, both the front oxide layer 210 and the rear oxide layer 220 are formed. Although it is not essential to form an oxide layer on both the front and back surfaces, in order to apply the structure of the present invention, an oxide layer must be formed on at least one side.

산화물층(210, 220)을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 종래에 터널 산화물 패시베이션층을 구성하기 위한 산화물 재질이 모두 적용될 수 있다. The method of forming the oxide layers 210 and 220 is not particularly limited, and any conventional oxide material used to form the tunnel oxide passivation layer can be applied.

산화물층(210, 220)의 두께는 1.5nm 이하의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.The thickness of the oxide layers 210 and 220 is preferably 1.5 nm or less.

그리고 산화물층(210, 220)의 위에 폴리실리콘층(310, 320)을 형성한다. Then, polysilicon layers 310 and 320 are formed on the oxide layers 210 and 220.

본 실시예의 폴리실리콘층(310, 320) 중에서 전면 폴리실리콘층(310)은 실리콘 기판(100)과 P-N 접합을 구성하기 위하여 실리콘 기판(100)과 반대되는 도펀트로 도핑되며, 구체적으로 p형 도펀트로 도핑된다. 또한, 도시된 양면형 태양전지의 후면 폴리실리콘층(320)은 n형 도펀트로 도핑된다.Among the polysilicon layers 310 and 320 of this embodiment, the front polysilicon layer 310 is doped with a dopant opposite to that of the silicon substrate 100 to form a P-N junction with the silicon substrate 100, specifically a p-type dopant. is doped with Additionally, the rear polysilicon layer 320 of the illustrated double-sided solar cell is doped with an n-type dopant.

이때, 본 발명은 폴리실리콘층(310, 320)을 형성함에 있어서, 2개의 영역으로 구분하여 형성하는 점에 특징이 있다. 구체적으로, 이후에 형성될 그리드 형태의 금속 전극(510, 520)이 접촉하는 제1영역(312, 322)과 이외의 영역인 제2영역(314, 324)으로 폴리실리콘층(310, 320)을 구분하여 형성한다. 제1영역(312, 322)과 제2영역(314, 324)을 구분하여 형성하는 방법 및 순서는 특별히 정해지지 않으며, 본 발명의 특징을 해치지 않는 범위에서 가능한 모든 방법이 적용될 수 있다. 본 실시예에서는 새도우 마스크(M)를 사용하여 제1영역(312, 322)을 먼저 형성한 뒤에 제2영역(314, 324)을 형성하였다. 새도우 마스크(M)를 사용하면 낮은 공정비용으로도 서로 특성이 다른 제1영역(312, 322)과 제2영역(314, 324)을 순차 형성하여 하나의 폴리실리콘층(310, 320)을 구성할 수 있다.At this time, the present invention is characterized in that when forming the polysilicon layers 310 and 320, they are formed by dividing them into two regions. Specifically, the polysilicon layers 310, 320 are formed in the first regions 312, 322, which are in contact with the grid-shaped metal electrodes 510, 520 to be formed later, and the second regions 314, 324, which are other regions. It is formed by dividing. The method and order of forming the first regions 312 and 322 and the second regions 314 and 324 are not specifically determined, and any possible method may be applied as long as it does not impair the characteristics of the present invention. In this embodiment, first areas 312 and 322 were first formed using a shadow mask M, and then second areas 314 and 324 were formed. Using a shadow mask (M), one polysilicon layer (310, 320) can be formed by sequentially forming first regions (312, 322) and second regions (314, 324) with different characteristics even at low processing costs. can do.

제1영역(312, 322)은 제2영역(314, 324)에 비하여 두께도 더 두껍고 도펀트의 도핑 농도도 더 높게 구성된다. 구체적으로 제1영역(312, 322)의 두께는 100nm 이상인 것이 바람직하고, 제2영역(314, 324)의 두께는 10nm이하인 것이 바람직하다. 그리고 제1영역(312, 322)의 도핑 농도는 1E20 cm-3 이상인 것이 바람직하고, 제2영역(314, 324)의 도핑 농도는 1E19 cm-3 이하인 것이 바람직하다. 제1영역(312, 322)과 제2영역(314, 324)의 도핑 농도가 상기한 범위를 벗어나는 경우, 단파장 영역부터 가시광선 영역까지의 범위에서 흡수 손실을 가져오는 폴리실리콘층의 기생흡수가 발생하는 문제가 있다.The first regions 312 and 322 are thicker and have a higher dopant concentration than the second regions 314 and 324. Specifically, the thickness of the first regions 312 and 322 is preferably 100 nm or more, and the thickness of the second regions 314 and 324 is preferably 10 nm or less. Additionally, the doping concentration of the first regions 312 and 322 is preferably 1E20 cm -3 or more, and the doping concentration of the second regions 314 and 324 is preferably 1E19 cm -3 or less. If the doping concentration of the first regions 312, 322 and the second regions 314, 324 is outside the above range, parasitic absorption of the polysilicon layer causes absorption loss in the range from the short wavelength region to the visible light region. There is a problem that arises.

특히, 제1영역(312, 322)은 전극(510, 520)에 접촉하는 부분으로서 전극(510, 520)의 폭을 감안하여 약 100㎛의 폭으로 형성할 수 있으며, 약 100㎛의 폭은 새도우 마스크를 사용하여 조절이 가능한 범위이다.In particular, the first regions 312 and 322 are parts that contact the electrodes 510 and 520 and can be formed to have a width of about 100 ㎛ considering the width of the electrodes 510 and 520, and the width of about 100 ㎛ is This is a range that can be adjusted using a shadow mask.

도시된 실시예에는 전면 제1영역(312)과 후면 제1영역(322)을 함께 형성하고, 전면 제2영역(314)과 후면 제2영역(324)을 함께 형성하는 경우를 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 전면 폴리실리콘층(310)과 후면 폴리실리콘층(320)을 각각 순차적으로 형성하는 것도 가능하다.In the illustrated embodiment, the front first area 312 and the rear first area 322 are formed together, and the front second area 314 and the rear second area 324 are formed together. It is not limited, and it is also possible to sequentially form the front polysilicon layer 310 and the rear polysilicon layer 320, respectively.

다음으로 폴리실리콘층(310, 320)의 위에 반사방지층(410, 420)을 형성한다.Next, anti-reflection layers 410 and 420 are formed on the polysilicon layers 310 and 320.

반사방지층(410, 420)은 양면 태양전지에서 전면 반사방지층(410)과 후면 반사방지층(420)이 각각 형성되고, 재질은 SiNx 일 수 있으며, 이외에 반사방지층(410, 420)은 본 발명의 특징을 해치지 않는 범위에서 다양한 재질과 형성방법이 적용될 수 있다.The anti-reflection layers (410, 420) are formed by a front anti-reflection layer (410) and a back anti-reflection layer (420) in a double-sided solar cell, respectively, and the material may be SiN Various materials and forming methods can be applied as long as they do not impair the characteristics.

마지막으로 반사방지층(410, 420)을 관통하여 폴리실리콘층(310, 320)에 접촉하는 그리드 전극(510, 520)을 형성한다.Finally, grid electrodes 510 and 520 are formed that penetrate the anti-reflection layers 410 and 420 and contact the polysilicon layers 310 and 320.

그리드 전극(510, 520)은 금속 재질이며, 빛이 입사되는 영역을 비워두고 일부분에만 형성된다. 이때 폴리실리콘층(310, 320)에서 그리드 전극(510, 520)이 접촉하는 부분이 앞서 설명한 것과 같이 제1영역(312, 322)으로 특정된 점을 제외하면, 기존에 그리드 전극을 형성하는 기술이 제한 없이 적용될 수 있다.The grid electrodes 510 and 520 are made of metal and are formed only in a portion of the area where light is incident, leaving empty. At this time, except that the portion where the grid electrodes 510 and 520 are in contact with the polysilicon layers 310 and 320 is specified as the first region 312 and 322 as described above, the existing technology for forming a grid electrode is used. This can be applied without limitation.

특히, 종래의 TOPCon 방식 실리콘 태양전지에서는 폴리실리콘층의 두께가 얇으면 전극(510, 520)을 형성하는 과정에서 전극 페이스트가 기판에 접촉하는 션팅(Shunting)이 발생하는 문제가 있었고, 션팅 방지를 위하여 폴리실리콘층의 두께를 두껍게 형성하면 폴리실리콘층에 의한 기생 흡수가 문제가 되었다. 이에 비하여, 본 발명은 폴리실리콘층(310, 320)에서 전극(510, 520)과 접촉하는 제1영역(312, 322)을 상대적으로 두껍게 구성하여 전극(510, 520) 형성 과정에서 션팅이 발생하지 않도록 하였고, 제2영역(314, 324)은 상대적으로 얇게 구성하여 폴리실리콘층에서 발생하는 기생 흡수를 줄일 수 있다. 구체적으로, 제1영역(312, 322)의 두께가 100nm 보다 작으면 전극 형성 과정에서 션팅을 방지하기 어려운 문제가 있고, 제2영역(314, 324)의 두께가 10nm 보다 두꺼우면 기생 흡수가 발생하는 문제가 있다. In particular, in the conventional TOPCon type silicon solar cell, if the polysilicon layer was thin, there was a problem of shunting occurring when the electrode paste came into contact with the substrate during the process of forming the electrodes 510 and 520, and shunting prevention was required. For this reason, if the polysilicon layer was formed thick, parasitic absorption by the polysilicon layer became a problem. In contrast, in the present invention, the first regions (312, 322) in contact with the electrodes (510, 520) in the polysilicon layers (310, 320) are configured to be relatively thick, so that shunting occurs during the formation of the electrodes (510, 520). By making the second regions 314 and 324 relatively thin, parasitic absorption occurring in the polysilicon layer can be reduced. Specifically, if the thickness of the first regions (312, 322) is less than 100 nm, it is difficult to prevent shunting during the electrode formation process, and if the thickness of the second regions (314, 324) is thicker than 10 nm, parasitic absorption occurs. There is a problem.

결국, 본 발명은 서로 다른 물성이 요구되는 제1영역(312, 322)과 제2영역(314, 324)으로 폴리실리콘층(310, 320)을 구분하여 형성함으로써, 종래의 TOPCon 방식 실리콘 태양전지에서 발생하는 문제를 해결할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.Ultimately, the present invention divides the polysilicon layers 310 and 320 into first regions 312 and 322 and second regions 314 and 324 that require different physical properties, thereby improving the conventional TOPCon type silicon solar cell. It has an excellent effect in solving problems that arise from .

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described above through preferred embodiments, but the above-described embodiments are merely illustrative examples of the technical idea of the present invention, and various changes are possible without departing from the technical idea of the present invention. Anyone with ordinary knowledge will be able to understand. Therefore, the scope of protection of the present invention should be interpreted based on the matters stated in the patent claims, not the specific embodiments, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of rights of the present invention.

100: 실리콘 기판 210: 전면 산화물층
220: 후면 산화물층 310: 전면 폴리실리콘층
312: 전면 제1영역 314: 전면 제2영역
320: 후면 폴리실리콘층 322: 후면 제1영역
324: 후면 제2영역 410: 전면 반사방지층
420: 후면 반사방지층 100: Silicon substrate 210: Front oxide layer
220: rear oxide layer 310: front polysilicon layer
312: front first area 314: front second area
320: rear polysilicon layer 322: rear first region
324: rear second area 410: front anti-reflection layer
420: Rear anti-reflection layer

Claims (14)

결정질의 실리콘 기판;
상기 실리콘 기판의 전후 양면에 증착 형성된 전면 및 후면 터널 산화물 패시베이션층;
상기 전면 및 후면 터널 산화물 패시베이션층 각각의 외부에 증착 형성되고 도펀트로 도핑된 전면 및 후면 폴리실리콘층; 및
상기 전면 및 후면 폴리실리콘층에 각각 접촉하도록 형성된 금속 재질의 그리드형 전극을 포함하며,
상기 전면 및 후면 폴리실리콘층은 상기 전극과 접촉하는 부분과 그 주변의 소정 범위를 포함하는 폭 100㎛ 이하의 제1영역과 나머지 부분인 제2영역으로 구분되며, 상기 제1영역의 두께가 상기 제2영역의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지.
Crystalline silicon substrate;
Front and back tunnel oxide passivation layers deposited on both front and back surfaces of the silicon substrate;
Front and back polysilicon layers deposited outside each of the front and back tunnel oxide passivation layers and doped with a dopant; and
It includes grid-shaped electrodes made of metal formed to contact the front and rear polysilicon layers, respectively,
The front and back polysilicon layers are divided into a first region with a width of 100 ㎛ or less, which includes a portion in contact with the electrode and a predetermined range around it, and a second region, which is the remaining portion, and the thickness of the first region is the thickness of the above. A silicon solar cell characterized by being thicker than the thickness of the second region.
 청구항 1에 있어서,
상기 제1영역의 도핑농도가 상기 제2영역의 도핑농도보다 높은 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지.
In claim 1,
A silicon solar cell, characterized in that the doping concentration of the first region is higher than the doping concentration of the second region.
 삭제delete 삭제delete 결정질의 실리콘 기판, 상기 실리콘 기판의 전후 양면에 증착 형성된 전면 및 후면 터널 산화물 패시베이션층, 상기 전면 및 후면 터널 산화물 패시베이션층 각각의 외부에 증착 형성되고 도펀트로 도핑된 전면 및 후면 폴리실리콘층 및 상기 전면 및 후면 폴리실리콘층에 접촉하도록 형성된 금속 재질의 그리드형 전극을 포함하는 실리콘 태양전지의 제조방법으로서,
상기 폴리실리콘층의 형성 공정이,
전극과 접촉하는 부분과 그 주변의 소정 범위를 포함하는 폭 100㎛ 이하의 제1영역을 증착하여 형성하는 제1영역 형성 단계와 나머지 부분인 제2영역을 증착하여 형성하는 제2영역 형성 단계를 개별 수행하여 하나의 폴리실리콘층을 형성하며,
상기 제1영역 형성 단계에서 형성된 폴리실리콘의 두께가 상기 제2영역 형성 단계에서 형성된 폴리실리콘의 두께보다 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지의 제조방법.
A crystalline silicon substrate, front and rear tunnel oxide passivation layers deposited on both front and rear surfaces of the silicon substrate, front and rear polysilicon layers deposited on the outside of each of the front and rear tunnel oxide passivation layers and doped with a dopant, and the front surface. A method of manufacturing a silicon solar cell comprising a grid-shaped electrode made of metal formed to contact the rear polysilicon layer,
The forming process of the polysilicon layer is,
A first region forming step of forming a first region by depositing a first region with a width of 100㎛ or less including the portion in contact with the electrode and a predetermined range around it, and a second region forming step of forming the remaining portion, the second region, by depositing. Performed individually to form one polysilicon layer,
A method of manufacturing a silicon solar cell, characterized in that the thickness of the polysilicon formed in the first region forming step is thicker than the thickness of the polysilicon formed in the second region forming step.
 청구항 5에 있어서,
상기 제1영역 형성 단계에서 형성된 폴리실리콘의 도핑 농도가 상기 제2영역 형성 단계에서 형성된 폴리실리콘의 도핑 농도가 더 높은 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지의 제조방법.
In claim 5,
A method of manufacturing a silicon solar cell, characterized in that the doping concentration of the polysilicon formed in the first region forming step is higher than the doping concentration of the polysilicon formed in the second region forming step.
 청구항 5에 있어서,
상기 제1영역 형성 단계와 상기 제2영역 형성 단계가 새도우 마스크를 사용하여 소정의 위치에만 폴리실리콘을 증착하여 수행되는 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지의 제조방법.
In claim 5,
A method of manufacturing a silicon solar cell, wherein the first region forming step and the second region forming step are performed by depositing polysilicon only at a predetermined location using a shadow mask.
 삭제delete 삭제delete 청구항 5에 있어서,
전면 폴리실리콘층의 제1영역과 후면 폴리실리콘층의 제1영역을 함께 형성하고, 후면 폴리실리콘층의 제2영역과 후면 폴리실리콘층의 제2영역을 함께 형성하는 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지의 제조방법.
In claim 5,
A silicon solar cell characterized in that the first region of the front polysilicon layer and the first region of the rear polysilicon layer are formed together, and the second region of the rear polysilicon layer and the second region of the rear polysilicon layer are formed together. Manufacturing method.
 청구항 5에 있어서,
전면 폴리실리콘층과 후면 폴리실리콘층을 각각 순차적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 실리콘 태양전지의 제조방법.
In claim 5,
A method of manufacturing a silicon solar cell, characterized by sequentially forming a front polysilicon layer and a back polysilicon layer.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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