KR20050033530A - 조합된 에칭 및 도핑 물질 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무기층을 에칭하는데 뿐만 아니라 하부층을 도핑하는데 사용되는 염산/플루오라이드 산이 배제된 에칭 및 도핑 물질에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 물질이 사용되는 방법에 관한 것이다.

Description

조합된 에칭 및 도핑 물질 {COMBINED ETCHING AND DOPING SUBSTANCES}
첫째로, 본 발명은 무기층의 에칭 (etching) 및 하부층의 도핑 모두에 적합한 HF/플루오라이드 배제 에칭 및 도핑 매질에 관한 것이다. 두번째로, 본 발명은 또한 상기 매질이 사용되는 방법에 관한 것이다.
하기의 "태양 전지" 란 용어는, 다른 물질에 기반한 태양 전지 타입에 독립적으로, 단일 및 다중 결정성 규소 태양 전지로 정의된다.
태양 전지의 작용은 광전 효과, 즉, 광자 에너지의 전기 에너지로의 전환에 기반한다.
규소 태양 전지를 위하여, 예비 도핑된 규소 기재 물질 (도 1 에서 1 구역의, 통상적으로 p-도핑된 Si)은 상기 말단에 상이한 명칭의 반대 전하 운반체로 도핑되는데 (예를 들면, 인 도핑은 n+ 컨덕션 (conduction)을 초래한다), 다시 말해, p-n 트랜지션이 생성된다.
광자 에너지의 태양 전지로의 도입 (태양광) 시에, 전하 운반체가 상기 p-n 트랜지션에서 생성되는데, 이는 공간 전하 영역의 확장 및 전압의 증가를 초래한다. 태양 전지와 접속하여 전압이 연결되고, 태양 전류가 소비자에게 전달된다.
태양 전지를 제조하기 위한 대표적인 공정 순서는 간략한 형태로 하기로 이루어진다:
1. p-도핑된 Si 플레이트 앞부분의 텍스춰링 (texturing)
2. n+ 도핑 (통상적으로는 인으로)
3. PSG (인-실리케이트 유리)의 에칭
4. 산화 규소 또는 질화 규소층으로의 패시베이션/반사방지 코팅
5. 앞부분 및 뒷부분의 금속화
본 발명의 추가적 고찰은 단계 4 의 더욱 상세한 설명을 필요로 한다.
일부 (역사적 관점에서 볼 때) 오래된 제조 방법에서, 패시베이션층은 열적으로 생성된 Si02 층의 형성을 통하여 완성된다 [A. Goetzberger, B. Voß, J. Knobloch, Sonnen-energie: Photovoltaik, p.109]. 그 기능성은 Si 표면 상의 불포화 결합의 대부분이 포화되어 거기서 효력이 없게 되는 데에 있다. 따라서, 결함 밀도 및 재조합률이 저하된다. 부가적으로, Si02 층 두께를 약 100 nm (= λ/4 규칙)로 설정하는 것은 반사를 감소시키는 표면을 생성한다.
추가로, 문헌은 TiO2 층으로의 코팅을 개시하는데, 비록 작은 패시베이션 효과만을 나타낸다 하더라도, 이는 보다 높은 굴절 지수에 기인하여 태양 전지에서의 반사 감소에 상당한 공헌을 할 수 있다 [A. Goetzberger, B. Voß, J. Knobloch, Sonnenenergie: Photovoltaik, p.134].
매우 효율적인 태양 전지의 제조를 위하여, 패시베이션 층으로서 질화 규소층의 사용이 실제적으로 특히 유용하다는 것이 입증되었다. 탁월한 패시베이션 특성이, 예를 들면, 직접 회로, FET, 캐패시터 등에서의 차단 또는 패시베이션층과 같은 반도체 기술로부터 공지되어 있다.
태양 전지의 제조에서의 사용, 특히, 다중 결정성 규소의 체적 패시베이션을 위하여, 2.8 ×1022 cm-3 의 높은 수소 함량을 갖는 질화 규소를 전지의 뒷부분에 적용한다. 820 ℃ 에서, 수소는 체적으로 확산되어 짧은 수명 (minority life)을 증가시킨다. 이미터 패시베이션을 위하여, 질화 규소는 형성-기체 (forming-gas) 대기 중 625 ℃ 에서 조건화되어 UV 범위 내에서 스펙트럼 감도의 향상을 초래한다.
이것의 양호한 패시베이션 양태 이외에, 질화 규소는 탁원한 반사 방지 특성을 갖는다. 플라즈마 (PECVD) 내에서 제조된 질화 규소층의 굴절 지수는, n = 1.4 ∼ 1.5 인 산화 규소에 비해, n = 1.6 ∼ 2.7 인 넓은 범위를 갖는다. 부가적으로, 가시광선 영역에서의 질화 규소에 의한 광흡수도는 매우 낮다 [R. Hezel, Gmelin Handbook, Sci. Suppl. Vol. B 5c, p. 321].
통상적으로, 상기 층은, 예를 들면, 실란 및 암모니아로부터 플라즈마 강화 또는 저압 CVD 방법 (각각, PECVD 또는 LPCVD)에 의해 약 70 nm 의 층 두께로 제조된다. 선택되는 층 두께 범위 중 λ/4 지역에서, 탁월하게 낮은 표면 재조합률에 더하여, 반사를 감소시키는 층이 생성된다 [A. Goetzberger, B. Voß, J. knobloch, Sonnenenergie: Photo-voltaik, p.110; A. Ehrhardt, W. Wettling, A. Bett, J. Appl. Phys. A53, 1991, p.123]. 상기 방법은 미국 특허 4,751,191 에 더욱 상세히 기재되어 있다.
기술 상황에 따라, 단일 결정성 또는 다중 결정성 태양 전지의 질화 규소로의 코팅이 표면 패시베이션 및 반사 감소를 위한 최상의 방법을 나타낸다. 현재, 이는 더욱 최근의 생산 라인에서 대량 생산에 사용된다.
효율성을 증가시키기 위하여, 주변의 n+ 지역 보다 더한 정도로 이미터 (emitter) 측에 접촉하는 하부 지역을 도핑하는 것, 즉, 인으로 n++ 확산을 수행하는 것이 유리하다는 것이 실험실 실험에 의해 입증되었다. 상기 구조는 선택적 또는 2 단계 이미터로 공지되어 있다 [A. Goetzberger, B. Voß, J. Knobloch, Sonnenenergie: Photovoltaik, p.115, p. 141]. 여기서 도핑은 n+ 지역에서 약 1018 cm-3 이고, n++ 지역에서 약 1020 cm-3 이다. 실험실 규모에서 24% 까지의 효율성이 상기 타입의 매우 효과적인 태양 전지로 달성되었다.
선택적인 이미터에 대한 도핑 정도를 변화시켜 상기 지역을 수득하기 위한 다수의 방법이 문헌에 기재되어 있는데, 상기 모든 방법은 구조화 단계에 바탕을 둔다. 상기에서, 대부분 사진식각법 (photolithographic method)을 사용하여, 국부적 도핑 (n++) 을 가능하게 하는 조리개 (apertures) (도 2 에서 층 2 내)를 목적된 방식으로 SiO2 층 (도 1 에서 층 2) 으로 도입하고, 이는 증기 상에서 하부 규소의 도핑을 방지한다. 통상적으로, 상기 도핑은 POCl3 또는 PH3 (도 3 에서 층 3)를 사용하여 기체 상에서 수행된다. 도핑 창 (window)은 히드로플루오르산 또는 버퍼된 히드로플루오르산을 사용하여 SiO2 내로 에칭된다 (도 2).
n++ 도핑 (도 3 에서 층 3) 이후에, SiO2 마스크 (mask)를 다시 완전히 제거하고 (도 4), n+ 도핑 (도 5 에서 층 4)을 수행한다. 마지막으로, 반사 방지층을 증착시킨다 (도 6 에서 층 5).
매우 복잡하고 고비용인 방법이기 때문에, 상기 방법은 실험실 단계 이상으로 실행되지 않았다.
또다른 방법은, 이후의 접촉 지역을 동시에 마스킹하면서, 히드로플루오르산 및 질산을 함유하는 에칭 혼합물로 에칭시켜 n++ 지역을 제거하는 것에 기반한다. 유사하게, 상기 방법은 이의 복잡한 과정 때문에 그 자체를 실제적으로 확립시킬 수 없었다.
상기 모든 방법에 공통적인 양태는 패시베이션 층이 히드로플루오르산 또는 히드로플루오르산 염을 사용하여 국부적으로 개방되어야 한다는 것이다. 또한, 기체 상에서의 도핑이 세척 및 건조 단계 이후에 수행되어야 한다.
DE 10101926 또는 PCT/EP 01/03317 에 기재된 바와 같이, 에칭 페이스트 (paste)의 보조에 의한 SiO2 또는 질화 규소층의 국부적 개방 및 그 후에 기체 상에서, 예를 들면, POCl3 로의 후속적 도핑이 상기 방법에 비해 분명하게 우월한 것으로 나타난다.
질화 규소가 가열된 오르토인산에 의해 SiO2 상에서 선택적으로 에칭될 수 있다는 것이 문헌으로부터 공지되어 있다 [A.F. Bogenschutz, "Atzpraxis fur Halbleiter" [Etching Practice for Semiconductors], Carl Hanser Verlag Munich, 1967]. 이는 마이크로 전자공학에서 널리 보급된 방법이다. 여기서 인산은 통상적으로 165 ℃ 의 온도에서 사용되고, 웨이퍼 (wafer) 는 산조 (acid bath) 에 함침된다. 상기 온도 범위에서 에칭 비율은 약 3 nm/mm 이다.
상기 방법은 태양 전지 상에서 질화 규소층의 에칭에는 그다지 적합하지 않다. 에칭 비율이 대량 생산용으로는 너무 낮고, 더욱이, 복잡한 사진식각 과정이 구조화를 위해 여전히 필요하다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 무기성 표면, 특히, 태양 전지의 질화 규소층이 높은 에칭 비율로 선택적으로 에칭될 수 있도록 하는, 적합한 에칭 매질을 제공하는 것이다. 본 발명의 추가 목적은, 에칭 이외에, n++ 지역 생성을 위해 목표된 인 도핑을 또한 가능하게 하는, 태양 전지 내의 선택적인 이미터 구조의 생성을 위한 무기성 표면의 선택적인 에칭 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 단일 공정 단계에서, 인산 또는 이의 염을 함유하는 에칭 매질이 전체 표면에 걸쳐 또는 에칭되는 표면 지역에 선택적으로 적용되는, 태양 전지 상에서 질화 규소의 패시베이션 및 반사 방지층의 에칭 방법, 특히, 에칭 매질이 제공된 규소 하부 기판을 250 내지 350 ℃ 의 온도 범위에서 30 내지 120 초 동안 표면 전체에 걸쳐 또는 국부적으로 가열하고, 필요한 경우에, 부가적인 n++ 도핑을 위하여, 후속적으로 800 ℃ 를 초과하는 온도, 특히 800 내지 1050 ℃ 의 온도 범위로, 20 내지 40 분간 가열하는 방법에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명은 하기 청구항 제 1 항 및 제 2 항에 따른 방법 및 청구항 제 3 항 내지 제 7 항에 따른 이의 특정 구현예에 관한 것이다. 유사하게, 본 발명은 청구항 제 8 항 내지 제 10 항에 따른 신규한 에칭 매질 및 청구항 제 11 항 내지 제 13 항에 따른 이의 용도에 관한 것이다. 추가로, 본 발명은 청구항 제 1 항 내지 제 7 항에 따른 방법에 의해 제조되는 태양 전지에 관한 것이다.
본 발명에 따른 목적은, 특히, 각종 형태의 인산 또는 가열 시 상응하는 인산으로 분해되는 적합한 인산 염 또는 화합물이 에칭 성분으로서 및 필요한 경우 도핑 성분으로서 작용하는, 에칭 매질에 의하여 달성된다.
실험은 오르토인산, 메타인산, 피로인산 또는 열 분해시 상기 화합물 중 하나를 형성하는 이의 염, 특히, 암모늄 염 ((NH4)2HP04, NH4H 2PO4, (NH4)3PO4) 및 다른 화합물이 250 ℃ 를 초과하는 온도에서 수 초 내지 수 분 내에 에칭에 의해 층 두께가 70 nm 인 질화 규소 층을 완전히 제거하는 것이 가능하다는 것을 나타냈다. 300 ℃ 에서, 에칭 시간은 약 60 초이다.
예를 들면, 스크린 인쇄, 잉크젯 방법 또는 기타 방법에 의한 선택적인 적용 및 표면 전체에 걸친 코팅된 규소 기판의 가열에 의해 국부적인 에칭이 또한 수행될 수 있다. 동일한 것이, 예를 들면, 스핀 코팅, 분무 코팅 또는 기타 코팅 방법에 의한 완전 코팅 및 예를 들면, IR 레이저를 사용한 국부 가열에 의해 달성될 수 있다.
상기 에칭 방법의 잇점은, 독성이고 처리하는데 비용이 많이 드는 히드로플루오르산 또는 히드로플루오르산 염을 사용하지 않고 질화 규소를 에칭시킬 수 있다는 것이다. 또한, 에칭의 개시 및 종결을 시간 및 열적 여기 (excitation) 의 지속 시간을 통하여 간단히 조절할 수 있다. 특별한 잇점은 선택적으로 인쇄된 인산 (오르토-, 메타- 또는 피로-) 또는 예를 들면, 열적 여기에 의해 상기를 유리시킬 수 있는 이의 염 또는 화합물 중 하나에 의해 n++ 도핑이 제 2 의, 직후 공정 단계에서 생성될 수 있다는 것이고, 이는 선택적 이미터의 경우에 필요하다. 상기 도핑 방법은 당업자에게 공지되어 있고, 예를 들면 [A. Goetzberger, B. Voß, J. Knobloch, Sonnenenergie:Photovoltaik, p.115, p.141] 에 기재된 바와 같이 수행될 수 있다.
따라서, 본 발명은 조합된, HF/플루오라이드가 배제된 인쇄 가능한 에칭 및 도핑 매질의 사용을 통한 선택적 이미터 구조의 생성에 관한 것이다.
사용되는 에칭 매질은 HF/플루오라이드가 배제되고, 용이하게 처리되는 무기산 (mineral acid) 또는 염 및/또는 이의 혼합물이고, 이는 용액 또는 페이스트의 형태일 수 있다.
용액 내에 존재하는 에칭 매질을, 예를 들면, 스핀 코팅, 분무 또는 함침 등의 일반적으로 당업자에게 공지된 방법에 의해 전체 표면에 걸쳐 적용한다. 제 2 단계에서, 인산을 여기시켜, 예를 들면, 레이저에 의한 국부 가열에 의해 질화 규소층을 에칭시킨다. 추가 단계에서, 필요한 경우, 인산을 800 ℃ 를 초과하는 범위의 온도로 국부적으로 가열할 수 있는데, 이는 제 2 의 더욱 강력한 레이저를 사용하는 n++ 도핑에 필요하다. 결정 흠결을 피하기 위하여, 파장이 하부 규소에 의해 흡수되지 않는 IR 레이저의 사용이 본원에서 특히 유리하다. 상기 방법이 경묘한 방식으로 수행되는 경우에, 에칭 및 도핑 공정이 단일 단계에서 발생할 수 있다.
그러나, 전체 표면에 걸친 코팅보다 더욱 유리한 것은 실리콘 기판을 인산을 함유하는 페이스트 형태 혼합물로 선택적으로 코팅하는 것이다 (가능한 배치는 도 11 참조). 상기는, 예를 들면, 스크린 인쇄, 스텐실 (stencil) 인쇄, 스탬프 (stamp) 인쇄 또는 패드 (pad) 인쇄 등의 당업자에게 공지된 인쇄 방법으로 수행될 수 있다. 적용 후, 질화 규소의 에칭을 개시하기 위하여 후속 단계에서 기판을 데운다. 상기는 열판 상에서 또는 IR 방사에 의해 또는 당업자에게 공지된 기판 가열 방법에 의해 수행될 수 있다. 이의 예는 마이크로파에 의한 가열 또는 순환 건조기 (convection oven) 내의 가열이다. 250 내지 350 ℃ 의 온도 범위가 에칭에 유리하다. 두께가 70 nm 인 PECVD 질화 규소층의 에칭 지속 기간은 300 ℃ 에서 약 60 초이다. 인으로의 n++ 열 도핑에 필요한, 800 ℃ 를 초과하는 온도로의 기판 가열이 에칭 단계 직후의 추가 단계에서 수행될 수 있다. 인의 규소로의 확산 프로파일은 지속 시간 및 온도를 통하여 당업자에게 공지된 방식으로 조절될 수 있다.
유리하게는, 본원에서의 에칭 및 도핑은 경묘한 방식으로 방법을 수행하여 단일 온도 단계에서 수행될 수 있다.
에칭 및 도핑 매질의 이러한 선택적인 적용은 재료 소비에 관하여 유리할 뿐만 아니라 레이저를 사용하는 영역의 일련의 문헌에 비하여 재료 처리량에 있어서 상당히 빠르다.
전술한 인쇄 방법에 비하여, 잉크젯 인쇄 및 디스펜서 (dispenser) 방법 (모두 비접촉 방법) 에 의한 적용이 추가적인 변형으로서 언급될 수 있다. 상기는 더운 기판이 직접 인쇄되고 에칭되도록 할 수 있다. 또한 본원에서, 경묘한 방식으로 상기 방법을 수행하여, 에칭 및 도핑이 동시에 가능하다.
사용되는 에칭 매질이 페이스트인 경우에, 상기는 유사하게 전체 표면에 걸쳐 또는 도핑되는 영역에 선택적으로 적용될 수 있다.
부가적으로, 페이스트가 도핑 요소, 예컨대, 인을 함유하는 경우에, 상기는 실제의 에칭 단계 이후에 도핑 공급원으로서 작용할 수 있다.
이의 종결까지 태양 전지를 800 내지 1000 ℃ 의 온도로 하고, 그 동안 페이스트 내에 존재하는 도핑 요소가 접촉 영역으로 확산되고 도핑된다. 모든 기타 페이스트 성분은 상기 온도에서 휘발되고 잔류물 없이 연소된다.
단일 공정 단계에서, 페이스트는 에칭되는 표면의 목적 영역에 적용된다. 페이스트를 표면에 전달하는데 적합한 높은 자동화도를 갖는 방법은 인쇄이다. 스크린 인쇄, 스텐실 인쇄, 패드 인쇄 및 스탬프 인쇄가 당업자에게 공지된 방법이다.
세척 작용 뿐만 아니라, 기체 상에서의 습식-화학적 에칭 방법 또는 선택적인 도핑의 사용에 필요한 모든 마스킹 및 사진식각 단계가 불필요하다. 따라서, 시간 뿐만 아니라 재료가 본 발명에 따른 방법으로 절약될 수 있다. 추가로, 재습득되거나 처리되어야 하는 오염된 화학물질을 현저히 적은 양으로 발생시킨다.
가능한 처리 순서가 도 7 내지 10 에 제시된다. 통상적인 n+ 도핑 (도 7 에서 층 4) 및 질화 규소 증착 (반사 방지층으로서 도 8 의 층 5) 이후에, 웨이퍼는 본 발명에 따라 기술된 조합된 에칭 및 도핑 페이스트로 선택적으로 인쇄된다 (도 9 에서 층 6). 상기는 먼저 선택적으로 질화 규소 층을 에칭시키고, 에너지를 가하여 실리콘 웨이퍼 내로 주입시켜, 미리 인쇄된 구조 하에서 n++ 층을 형성시킬 수 있다 (도 10 에서 층 3).
단일 공정에서 발생하는 에칭 및 도핑 작용 외에, 다음 단계에서 접촉되는 지역이 이미 노출되어 있는 것이 유리하다. 따라서, 전기화학적 접촉이 즉시 수행될 수 있거나 또는 금속 페이스트가 에너지를 많이 소비하면서 연소될 필요 없이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 에칭 페이스트는 하기의 조성을 갖는다:
a. 에칭 및 임의의 도핑 성분
b. 용매
c. 증점제
d. 임의의 첨가제, 예컨대, 소포제, 요변성(thixotropy) 제제, 흐름 제어제, 탈기기 (deaerator), 부착 촉진제
제안된 에칭 페이스트의 에칭 작용은 온도 여기를 통해 유효한 산성 성분에 에 기반한다. 상기 성분은 인산 (오르토, 메타 및 피로) 및 이의 염, 바람직하게는 암모늄 염 ((NH4)2HPO4, NH4H2PO4, (NH4)3PO4)으로 이루어진 군으로부터 유래된다.
에칭 성분은 에칭 페이스트의 전체 중량에 대하여 1 내지 80 중량% 의 농도 범위로 존재한다. 에칭 및 질화 규소의 제거율은 에칭 성분의 농도에 의해 상당히 영향을 받을 수 있다.
추가의 실험에서, 예를 들면, 질산 또는 질산염 등의 강한 산화성 성분의 첨가가 인산의 에칭 비율을 추가로 증가시킬 수 있다는 것이 발견되었다.
용매의 비율은 에칭 페이스트의 전체 중량에 대하여 20 내지 80 중량% 의 범위 내일 수 있다. 적합한 용매는 순수한 무기 또는 유기 용매 또는 이의 혼합물, 예컨대, 물, 1 가 및/또는 다가 알코올, 에테르, 특히, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 또는 (2,2-부톡시(에톡시)]에틸 아세테이트이다.
점도 범위의 목적된 설정 및 근본적으로 에칭 조성물의 인쇄 가능성의 달성, 즉, 인쇄 가능한 페이스트의 형성을 위해 필요한 증점제의 비율은 에칭 페이스트의 전체 중량에 대하여 1 내지 20 중량% 의 범위 내이다.
기술된 에칭 페이스트의 구조적 점도는 액상에서 팽창 작용성을 갖는 그물망 (network)-형성 증점제를 통하여 달성되고, 목적되는 적용 영역에 따라 변화될 수 있다. 사용될 수 있는 증점제는 유기 또는 무기 생성물 또는 이의 혼합물이 될 수 있다:
·셀룰로오스/셀룰로오스 유도체, 예컨대, 에틸-, 히드록시프로필-, 히드록시에틸- 또는 소듐 카르복시메틸셀룰로오스
·전분/전분 유도체, 예컨대, 소듐 카르복시메틸전분 (vivastar), 음이온성 헤테로폴리사카라이드
·아크릴레이트 (Borchigel)
·중합체, 예컨대, 폴리비닐 알코올 (Mowiol), 폴리비닐피롤리돈 (PVP)
·고도로 분산된 규산, 예컨대, Aerosil
예를 들면, 고도로 분산된 규산 등의 무기 증점제는 유기 증점제에 비하여 800 ℃ 를 초과하는 온도에서의 후속 도핑 단계 중에서도 기판상에 잔류하여, 도핑 유리 특성을 조정하는데 사용될 수 있다. 증점제의 유기성 및 무기성 타입 모두를 필요한 경우 조합하여 사용할 수 있다.
원하는 목적을 위한 이로운 특성을 갖는 첨가제는 소포제, 요변성 제제, 흐름 제어제/흐름 방지제, 탈기기 및 부착 촉진제이다. 당업자는 시판되는 첨가제 중 태양 전지의 제조를 위해 유효한 요건을 충족하는 적합한 첨가제를 용이하게 선택할 수 있다. 상기 첨가제의 목적된 첨가는 에칭 페이스트의 인쇄 가능성에 긍정적으로 영향을 줄 수 있다.
태양 전지에서 높은 효율을 달성하기 위하여는, 에칭 페이스트 제조용 출발 물질 모두가 적합한 순도를 갖는 것이 중요하다. 특히, 규소 내의 운반체 수명을 상당히 단축시키는, 예를 들면, 구리, 철 및 나트륨 등의 용이하게 확산되는 요소는 200 ppb 이하의 농도로 존재해야 한다.
본 발명에 따르면, 상기 신규한 에칭 및 도핑 페이스트는 광전위 성분, 예컨대, 태양 전지 또는 광다이오드의 제조를 위한 태양 전지 산업에 사용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 페이스트는 이미터 구조의 생성을 위한 2 단계 공정에 사용될 수 있다.
도 11 은 본 발명의 실시예 2 에 따른 에칭 페이스트를 사용하여 제조된 질화 규소 표면 상에서 에칭된 구조의 배치를 나타낸다 (광현미경 사진, 도 12).
보다 양호한 이해 및 명확성을 위해, 본 발명의 보호 범위 내인 실시예를 하기에 제공하나, 본 발명을 이런 실시예로 제한하는 것은 적합하지 않다.
실시예 1:
페이스트의 제조 및 조성
6 g 의 Aerosil 200 (Degussa-Huels AG) 을 100 g 의 85% 오르토인산 (Merck Art. 1.00573) 내에서 교반하였다. 형성된 페이스트를 프로펠러 교반기를 사용하여 20 분간 추가로 교반하였다.
실시예 2:
페이스트의 제조 및 조성
3 중량% 의 PVP K90 을 48.5 중량% 의 H3P04 (85%) 및 48.5 중량% 의 1-메틸-2-피롤리돈으로 이루어진 혼합물 내에서 교반하였다. 형성된 페이스트를 프로펠러 교반기를 사용하여 추가로 20 분간 교반하였다.
기술된 방식으로 제조된 에칭 페이스트를 시판되는 스크린-인쇄기 내에서 120 T 폴리에스테르 스크린을 사용하여 인쇄하였다. 도 11 에 제시된 배치를 스크린 상에 이미지화하고, 기판에 전달하였다. 사용된 기판은, 표면 전체에 걸쳐 질화 규소 패시베이션 층을 갖는, 크기가 100 ×100 mm 인 다중 결정성 태양 전지였다. 인쇄 직후, 기판을 100 초 동안 열판 상에서 300 ℃ 로 가열하였다. 질화 규소 층의 완전한 전체 에칭이 단지 약 60 초 후에 시각적으로 뚜렷해졌다 (도 12). 이어서, 850 ℃ 에서 30 분간, 대기 공기를 갖는 확산 오븐내로 기판을 도입하였다.
인 유리 층의 제거 후에, 약 1020 cm-3 의 지역에서 국부적인 높은 인 도핑이 탐지될 수 있었다.

Claims (14)

  1. 단일 공정 단계에서, 인산 또는 이의 염을 함유하는 에칭 (etching) 매질이 표면 전체에 걸쳐 또는 에칭되는 표면 지역에 선택적으로 적용되는 것을 특징으로 하는, 태양 전지 상에서 질화 규소의 패시베이션 (passivation) 및 반사 방지층을 에칭하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 에칭 매질이 제공된 규소 기판을 250 내지 350 ℃ 의 온도 범위에서 30 내지 120 초 동안 표면 전체에 걸쳐 또는 국부적으로 가열하고, 필요한 경우에, 부가적인 n++ 도핑을 위하여 후속적으로 800 ℃ 를 초과하는 온도, 특히 800 내지 1050 ℃ 의 온도 범위로, 20 내지 40 분간 가열하는 것을 특징으로 하는 방법
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 인쇄 가능한 페이스트-형성 에칭 매질이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 에칭 매질이, 이의 경도 (consistency) 에 따라, 분무, 스핀 코팅, 함침에 의하거나, 또는 스크린 인쇄, 형판 (template) 인쇄, 스탬프 (stamp) 인쇄, 패드 (pad) 인쇄 또는 잉크젯 인쇄에 의하거나, 또는 디스펜서 (dispenser) 방법에 의해 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 가열이 열판 상에서, 순환 건조기 (convection oven) 내에서, IR 방사, UV 방사 또는 마이크로파에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 800 ℃ 를 초과하는 온도로 가열하기 위해 레이저, 특히 IR 레이저를 사용하여 국부적 가열을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 2 단계의 이미터 (emitter)를 갖는 태양 전지를 제조하기 위한 방법.
  8. 에칭 성분 및 도핑 성분 모두로 작용하는, 오르토-, 메타- 또는 피로인산 및/또는 메타-오산화인 또는 이들의 혼합물을 활성 성분으로서 함유하는, 무기 패시베이션 및 반사 방지층을 에칭하기 위한 에칭 매질.
  9. 제 8 항에 있어서, 에너지의 열적인 투입을 통해 에칭용 인산을 유리시키는, 하나 이상의 인산의 암모늄 염(들) 및/또는 인산의 모노에스테르 또는 디에스테르를 함유하는 에칭 매질.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 에칭 및 도핑 성분 외에 용매, 증점제 및 소포제, 요변성 (thixotropy) 제제, 흐름 제어제, 탈기기 (deaerator) 및 부착 촉진제와 같은 임의의 첨가제를 함유하는, 페이스트 형태의 에칭 매질.
  11. 규소의 n++ 도핑을 위한 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 에칭 매질의 용도.
  12. 2 단계 이미터를 갖는 태양 전지의 제조를 위한 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 에칭 매질의 용도.
  13. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법에서의 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 에칭 매질의 용도.
  14. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조되는 태양 전지.
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