KR20080027390A - 이산화 규소층 및 하부 실리콘을 위한 조합된 에칭 및 도핑매질 - Google Patents

이산화 규소층 및 하부 실리콘을 위한 조합된 에칭 및 도핑매질 Download PDF

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메르크 파텐트 게엠베하
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Abstract

본 발명은 첫번째로 이산화규소층의 에칭 및 또한 하부 실리콘층의 도핑 둘 모두에 적합한 HF/불소-없는 에칭 및 도핑 매질에 관한 것이다. 본 발명은 또한 두번째로, 상기 매질을 사용하는 방법에 관한 것이다.

Description

이산화 규소층 및 하부 실리콘을 위한 조합된 에칭 및 도핑 매질{COMBINED ETCHING AND DOPING MEDIA FOR SILICON DIOXIDE LAYERS AND UNDERLYING SILICON}
본 발명은 첫번째로 이산화 규소층의 에칭 및 또한 하부 실리콘층의 도핑 둘 모두에 적합한, HF/불소-없는 에칭 및 도핑 매질에 관한 것이다.
본 발명은 또한 두번째로, 상기 매질이 사용되는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 종래기술 및 목적
하기 "태양 전지"란 용어는 다른 물질에 기재한 독립적인 태양 전지 유형으로 단일- 및 다결정 실리콘 태양 전지로 정의된다.
태양 전지의 작동 모드는 광전효과, 즉 광에너지의 전기에너지로의 전환에 기재한다.
실리콘 태양 전지에 있어서, 예비-도핑된 실리콘 기재(일반적으로 p-도핑된 Si)는 이의 말단에 상이한 이름의 반대 전하 캐리어로 도핑되고, (예를 들어 인 도핑은 n+ 전도를 야기한다), 즉 p-n 접합이 형성된다.
광에너지가 태양 전지로 들어갈 때(태양광), 전하 캐리어가 이 p-n 접합에 형성되고, 이는 공간-전하 영역의 확장과 전압의 증가를 초래한다. 전압은 접촉면(contact)을 갖는 태양 전지를 제공함으로써 탭핑되고, 태양 전류는 컨슈머로 전도된다.
태양 전지의 제조용 통상적인 공정 순서는 간략한 표현로 하기로 이루어진다:
1. p-도프된 Si 시트의 앞면의 구조화
2. n+ 도핑(일반적으로는 인으로)
3. PSG(포스포실리케이트 유리)의 에칭
4. 산화 규소 또는 질화 규소층으로의 비활성화(passivation)/반사방지(antire flection) 코팅
5. 앞뒤의 금속배선(matallisation)
또한, 본 발명의 추가 고찰에 대해서는, 공정 4의 더욱 자세한 설명이 필요로 한다.
일부 기존의 초기 제조 공정에 있어서, 비활성화층은 열적으로 생산된 SiO2 층의 형성을 통해 완성되었다[1]. 작용화 방법은 대부분의 Si 표면상의 불포화 결합이 포화되어 거기서 비활성화되는 것으로 이루어져 있다. 그리하여, 결함 밀도 및 재결합률이 감소되었다. SiO2 층을 약 100 nm (= λ/4 rule)의 두께로 함으로써, 반사감소표면이 추가로 제조된다.
또한, 문헌은 Ti02 층으로의 코팅을 개시하고 있으며, 이는 비록 적은 비활성화 효과만을 나타내지만, 높은 굴절 지수에 기인하여 태양 전지의 반사 감소시키는데 상당한 공헌을 할 수 있다[2].
고효율 태양 전지의 제조에 있어서, 특히, 비활성화 층으로서 질화 규소의 사용은 실질적으로 특히 유용하다는 것이 입증되었다. 우수한 비활성화 특성은 예를 들어 집적 회로, FET, 캐패시터 등에서의 배리어 또는 비활성화층와 같은 반도체 기술로 잘 공지되어 있다.
종래 기술의 현상태에 따르면, 질화 규소로 코팅된 단일-, 또는 다결정 태양 전지의 코팅 공정은 표면 비활성화 및 반사 감소에 대한 최상의 공정으로 나타낸다. 이는 동시에, 더욱 최근 생산 라인에서 양산에 사용된다.
효율을 증가시키기 위해서, 둘러싸여진 n+ 영역보다 훨씬 더 많이, 이미터(emitter)면의 접촉면 하부의 영역을 도핑하는 것, 즉, 인으로 n++ 확산을 수행하는 것이 유리하다는 것을 실험실 수준의 실험으로 입증하였다. 이 구조물은 선택적 또는 2단 이미터로서 알려져 있다[7]. n+ 영역의 도핑은 1018 cm-3 규모 수준이고 n++ 영역의 도핑은 약 1020 cm-3이다. 실험실 수준에서 이 유형의 고효율 태양 전지의 효율성이 24 %까지 달성되었다.
선택적 이미터에 대해 상이한 정도로 도프되는 상기 영역을 얻기 위해, 수많은 공정이 문헌에 기재되어 있고, 이는 모두 구조화 공정을 기초로 한다. 통상적으로 포토리소그라피법의 사용을 통해, 국부적 도핑을 용이하게 하는 개구부는 본원의 목적되는 방법으로, 증기상에서 실리콘 기판의 도핑을 방지하는 SiO2 층에 제조된다. 이 도핑은 통상적으로 POCl3 또는 PH3 의 기체상에서 수행된다. 도핑 윈도우는 통상적으로 플루오르화수소산 또는 완충 플루오르화수소산를 이용하여 이산화 규소로 에칭된다.
이런 복잡하고 고가의 공정 때문에, 상기 공정은 실험실 수준 이상에서는 실시되지 않고 있다.
다른 방법으로는 더 뒤의 접촉면 영역을 마스킹함과 동시에, 플루오로화수소산 또는 질산을 포함하는 에칭 혼합물을 이용하여 에칭함으로써 n++ 영역의 제거에 기초로 한다. 반면 이 방법은 이의 복잡한 공정이 때문에 그 자체로는 실질적으로 성립될 수 없다.
이 모든 방법의 일반적인 특징은 비활성화층이 플루오로화수소산 또는 플루오로화수소산의 염을 이용하여 국부적으로 열려야 하는 것이다. 이외에, 도핑은 세정과 건조 단계 이후에 기상에서 수행되야 한다는 것이다.
DE 10101926.2 또는 PCT/EP 01/03317에 기재된 바와 같이, 에칭 페이스트의 보조로 SiO2 또는 질화 규소층의 국소 개방하고 이어서 POCl3 와 같은 기상에서의 도핑이 상기 방법에 비해 확연하게 우수하다는 것을 나타낸다.
DE 101 50 040 A1 은 질화 규소층을 에칭하고 이어지는 임의 단계에서, 에칭되어 떨어져나간 부분내에 질화 규소하의 실리콘을 도핑할 수 있는 조합된 에칭 및 도핑 매질을 개시하고 있다.
반도체 기술에 공지된, 이른바 LOCOS 방법에 있어서, 질화 규소는 이산화 규소의 존재하에 핫 인산을 이용하여 150 ~ 180℃ 의 범위의 온도에서 선택적으로 에 칭되고, 이산화 규소에 대한 에칭률은 1 nm/분 훨씬 미만이다. W. van Gelder 및 V.E. Hauser 는 이 현상을 도표로 아주 명확하게 기재하고 있다["The etching of Silicon Nitride in Phosphoric acid with Silicon Dioxide as a Mask", J. Electrochem. S., 114(8), 869 (1967)]:
Figure 112008010488755-PCT00001
이 도표의 평가는 질화 규소와 이산화 규소의 에칭률을 나타내는 도표내의 그어진 선을 통해서, 약 270 ℃에서의 이산화 규소의 에칭률(추정된 선의 교점)은 질화 규소와 동일할 수 있음을 보여주고 있다.
실제 사용에 있어서, 현재까지는 심지어 300℃의 온도에서도, 광전지 용도등에 유용한 인산 또는 이의 염에 기재한 에칭 매질을 사용함으로써 이산화 규소층의 충분하게 높은 에칭률을 완성하는 것은 불가능하다. 반면, PE-CVD 법에 의해 제조된 두께 70 ㎚인 이산화 규소층은 300℃에서 동일한 에칭 매질을 사용하여 60 초 미만에서 완전히 에칭될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은 태양 전지의 이산화 규소층이 높은 에칭률로 선택적으로 에칭될 수 있도록 하는 적합한 에칭 매질을 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 에칭 이외에, n++ 영역의 생성을 위해 목적된 인 도핑을 또한 가능하게 하는, 태양 전지내에 선택적인 이미터 구조의 제조에 있어서 이산화 규소층의 선택적 에칭을 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 목적은 청구항 1 및 2 에 따른 태양 전지상에 이산화 규소의 비활성화층 및 반사방지층의 에칭 방법과 청구항 3 ~ 청구항 7 항에 따른 이의 특정 구현에 의해 완성된다. 이 방법은 인산 또는 이의 염을 포함하는 에칭 매질을 이용하여 수행되고, 단일 공정 단계에서, 이는 전표면에 걸쳐 또는 에칭될 표면 영역에 선택적으로 적용되고, 열 처리에 의해 활성화된다. 그리하여 본 발명은 또한 이 방법에 의해 처리된 실리콘 표면 및 제조된 태양 전지에 관한 것이다.
본 발명에 따른 목적은 특히, 다양한 형태의 인산 또는 적합한 인산염 또는 가열시 상응하는 인산으로 분해되는 화합물이 에칭 성분 및 임의 도핑 성분으로서 제공되는 에칭 매질로서 완성되었다.
본 발명은 인산 또는 이의 염을 포함하는 에칭 매질을 단일 공정 단계에서, 전표면에 걸쳐 또는 에칭될 표면 영역에 선택적으로 적용되는 태양 정지의 이산화 규소의 비활성화층 및 반사방지층의 에칭 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법은 에칭 매질로 제조된 실리콘 기판은 350 ℃ ~ 400 ℃의 범위의 온도에서 30 ~ 120 초 동안 전표면 또는 국부적으로 가열하고, 임의로, 추가적인 n++ 도핑을 위해, 이어서 1 ~ 60분 동안 800℃ 초과의 온도에서 가열하였다. 800 ℃ ~ 1050 ℃의 범위의 온도에서의 가열은 양호한 도핑 결과가 나타난다는 것을 발견하였다. 인쇄가능한, 페이스트형 에칭 매질은 특히 본 발명에 따른 방법을 수행하는데 적합하다. 사용된 에칭 매질은 견뢰도(consistency)에 따라, 스프레이, 스핀 코팅, 딥핑에 의해 또는 스크린, 스텐실, 스탬프, 패드 또는 잉크-제트 프린팅에 의해 적용될 수 있다. 이어지는 가열은 핫플레이트상에서, 대류식 오븐, IR 선, UV 선, 또는 마이크로파에 의해 수행될 수 있다. 국부 가열은 800℃ 초과의 온도에서 가열하기 위해 레이저, 특히 IR 레이저를 사용하여 수행할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 청구된 방법은 2단(two-stage) 이미터를 가지는 태양 전지 제조를 위해 공급할 수 있다.
본 발명은 특히 태양 전지의 무기 비활성화층 및 반사방지층의 에칭을 위해, 다양한 형태의 인산 또는 적합한 인산염, 또는 공정내에 가열시, 상응하는 인산으로 분해되는 화합물을 포함하고 공정내에 에칭 또는 도핑 성분을 제공하는 매질에 관한 것이다.
활성 성분으로서, 이는 오르토-, 메타- 또는 피로인산, 및/또는 메타-오산화인, 또는 이의 혼합물일 수 있으며, 이는 에칭 및 도핑 성분으로 둘다 작용한다. 사용된 에칭 매질은 또한 열에너지의 주입을 통해 에칭 인산을 유리하는 하나 이상의 인산의 암모늄염(들) 및/또는 인산의 모노- 또는 디에스테르를 포함하는 에칭 페이스트일 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 페이스트 형태의 에칭 매질은 하나 이상의 에칭 및 도핑 성분, 용매, 증점제 및 임의 첨가제, 예를 들어 소포제, 점탄성 조절제, 흐름 조절제, 탈기기 및 접착 조촉매를 포함한다.
상응 조성물의 에칭 매질은 특히 실리콘의 n++ 도핑에 적합하고 2단 이미터를 가지는 태양 전지의 제조용으로 사용되고 상기 특성화된 방법으로 유리하게 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 본 발명에 따른 에칭 매질을 사용하는 이러한 유형의 방법으로 제조된 태양 전지에 관한 것이다.
인산 자체 및/또는 이의 염이 통상적으로 사용되는 에칭 조건하에서 이산화 규소층의 에칭 성분으로서 적합하다고 입증되어 있지 않은 반면에, 놀랍게도 실험을 통해 오르토-인산, 메타-인산, 피로-인산 또는 이의 염, 여기서 군 (NH4)2HPO4 및 NH4H2PO4로부터 선택되는 특히 암모늄염, 및 열분해시 상기 화합물의 하나를 형성하는 다른 화합물이 350℃ 초과의 온도에서 상당히 높은 에칭률로 120 nm의 두께의 층을 갖는 질화 규소층을 에칭하고 완전하게 제거할 수 있다는 것을 확인하였다.
추가로, 국부 에칭은 선택적인 적용, 예를 들어, 스크린 프린팅, 잉크-제트 방법 또는 기타 방법으로 적용하고 전표면을 통해 코팅된 실리콘 기판의 가열함으로써 수행될 수 있다. 동일한 것은 예를 들어, 스핀-코팅, 스프레이 코팅 또는 기타 방법으로 완전한 코팅을 하고 이어 IR 레이저를 사용하여 가열함으로써 국부 가열하였다.
통상적인 이산화 규소의 습식 화학 에칭법은 플루오로화수소산 수용액 또는 완충된 플루오로화수소산 수용액, 예를 들어, NH4HF2 또는 KHF2 용액에 기재한다. 재료는 높은 독성을 가진다. 추가로, 휘발성이고 또한 상당히 유독가스인 SiF4 가 이산화 규소의 에칭시 형성된다.
반면, 인산 및 이의 염은 특히, 암모늄 디히드로겐포스페이트 NH4H2PO4 및 디암모늄 히드로겐포스페이트 (NH4)2HP04 는 실질적으로 독성학적으로 및 생태학적으로 허용가능하다. 그러므로, 특히 이러한 에칭 공정의 이점은 처리하는데 비용이 들고 독성이 있는 플루오르화수소산 또는 플루오르화수소산염을 사용하지 않고 이산화 규소를 에칭할 수 있는 것으로 이루어진다. 추가로 에칭의 개시와 종결은 열여기의 지속기간과 시간을 통해 단순하게 조절될 수 있다. 특히 이점은, 인산 (오르토-, 메타-, 또는 피로-), 또는 이의 염 또는 화합물에 선택적 프린트된 수단으로, 동일물은 열여기에 의해 유리될 수 있고, 선택적인 이미터의 경우에 필요한 n++ 도핑은 두번째, 즉시 이어지는 공정 단계에서 제조될 수 있다. 이 도핑 공정은 당업자에 잘 알려져 있고 예를 들어, [7]에 기재된 바와 같이 수행된다.
그러므로, 본 발명은 조합된 HF/불소-없는, 인쇄가능한 에칭 및 도핑 매질의 사용을 통해, 선택적 이미터 구조물의 제조에 관한 것이다.
사용된 에칭 매질은 용액 또는 페이스트형의 HF/불소-없는, 쉽게 취급되는 무기산 또는 이의 염 및/또는 이의 혼합물이다.
전표면에 걸쳐 에칭 매질을 적용할 목적이라면, 이는 통상적으로 당업자에게 잘 알려진, 스핀-코팅, 스프레이 또는 딥핑과 같은 방법으로 적용될 수 있다. 제 2 단계에 있어서, 인산은 예를 들어 레이저의 사용으로 국부 가열함으로써 여기되어 이산화 규소층을 에칭한다. 추가 단계에 있어서, n++ 도핑을 위해 필요로하여, 인산은 800℃ 초과 범위의 온도, 바람직하게 약 900 ℃의 온도에서 제 2 의 강한 레이저를 사용하여 국부적으로 가열될 수 있다. 특히 결정 결점을 방지하기 위해, 하부 실리콘에 의해 흡수되지 않는 파장의 IR 레이저를 여기에 사용하는 것이 유리하다. 세밀하게 상기 공정을 수행함으로써, 본 발명에 따른 에칭 및 도핑 공정은 단일 단계로 수행될 수 있다. 에칭되어 떨어져 나가지 않은 주변의 이산화 규소는 도핑 작용시에 확산 캐리어로서 유리하게 작용하고 미에칭 영역의 도핑을 방지한다.
그러나, 인산을 포함하는 페이스트형 혼합물인 실리콘 기판의 선택적 코팅은 전표면에 걸친 코팅보다 더욱 유리하다고 여겨진다. 이는 당업자에게 잘 알려진 프린팅 방법, 예를 들어, 스크린, 스텐실, 스탬프 또는 패드 프린팅에 의해 수행될 수 있다. 적용 후에, 이어지는 단계에서 기판을 가온시켜 이산화 규소의 에칭을 시작한다. 이는 핫 플레이트상 또는 IR 선 또는 당업자에게 잘 알려진 다른 가열법(마이크로파, 대류오븐)에 의해 수행될 수 있다. 350 ℃ ~ 400 ℃ 의 온도 범위가 에칭하는데 유리하다. 350 ℃ 에서, 120 nm 의 두께의 이산화 규소층을 대한 에칭 지속 시간은 60 초이다. 이 에칭 공정은 즉시 인으로 열적 n++도핑에 필요한 800 ℃ 초과의 온도에서 1 ~ 40 분 동안 기판을 가열에 의한 다음 단계로 이어질 수 있다. 인의 실리콘으로의 확산 수준은 당업자에게 공지된 방법으로 지속 기간과 온도를 통해 제어할 수 있다.
상기 공정을 세밀하게 실시함으로써, 여기서 에칭 및 도핑은 단일 공정 단계에서 즉시 순차적으로 수행될 수 있다.
선택적 적용은 재료 소비 관점에서 유리할 뿐만 아니라 기판의 에칭량은 레이저를 사용하는 표면의 순차의 라이팅에 의해 가능한 것보다 상당히 더 빨리 일어날 수 있다.
상기 언급된 프린팅법에 비하여, 잉크-제트 프린팅법(비접촉법)에 의한 적용은 추가 변형으로서 언급될 수 있다. 가온된 기판은 인쇄되고 직접 에칭될 수 있다. 세밀하게 공정을 수행함으로써, 이 조건하에서 동시에 에칭과 도핑이 또한 가능하다.
사용된 에칭 매질이 페이스트인 경우, 이것은 전표면에 걸치거나 상기 영역의 부분적으로 적용되어 도핑될 수 있다.
페이스트내에 에칭제는 동시에 도핑 요소로서 제공되기 때문에, 상술한 바와 같이 실제 에칭 단계에서 도핑원으로서도 역할을 할 수 있다.
이의 종결까지, 페이스트내에 존재하는 도핑 요소가 접촉면 영역으로 확산되고 더 이후까지 도핑되는 동안, 태양 전지는 800 ~ 1050 ℃의 온도에서 실시된다. 모든 페이스트 성분은 이 온도에서 휘발되고 잔류물 없이 연소된다.
그러므로, 페이스트는 단일 공정단계에서 에칭되는 표면의 목적하는 영역에 적용할 수 있다. 페이스트를 표면으로 이동하기 위해 특히 적합한 고도의 자동화인 기술은 프린팅이다. 스크린, 스텐실, 패드 및 스탬프 프린팅 기술은 특히 상기 목적을 위해서 당업자에 잘 알려진 방법이다.
특히 본 발명에 따른 에칭 및 도핑 매질을 사용의 이점은 기상에서 선택적 도핑 또는 습식 화학 에칭법의 사용에 통상적으로 필요한 모든 마스킹과 리소그래피 단계가 세정 작용과 같이 불필요하다는 것이다.
본 발명에 따른 에칭 페이스트는 하기 조성물을 갖는다:
a. 에칭 및 임의 도핑 성분
b. 용매
c. 증점제
d. 임의 첨가제, 예를 들어 소포제, 점탄성 조절제, 흐름 조절제, 탈기기, 접착 조촉매
제안된 에칭 페이스트의 에칭 작용은 온도 여기를 통해 활성화되는 산성 성분에 기재한다. 이 성분은 인산(오르토-, 메타- 또는 피로-) 및 이의 염, 바람직하게 (NH4)2HPO4 및 NH4H2PO4 군으로부터 선택된 암모늄 염의 군으로부터 유래된다.
에칭 성분은 에칭 페이스트의 총중량에 대해 1 ~ 80 중량% 의 범위의 농도로 존재한다. 이산화 규소의 에칭 및 제거률은 에칭 구성물의 농도에 의해 상당히 영향을 받을 수 있다.
실험에 있어서, 인산의 에칭률은 추가로 질산 또는 질산염과 같은 강한 산화 구성물의 첨가에 의해 추가로 증가될 수 있다. 그러므로, 요구되는 에칭 공정을 촉진한다면, 이 유형의 성분을 본 발명에 따른 에칭 매질에 임으로 첨가할 수 있다.
용매의 비율은 에칭 페이스트의 총중량에 대해 20 ~ 80 중량%일수 있다. 적합한 용매는 순수 무기 또는 유기 용매 또는 이의 혼합물, 예를 들어 물, 1가 및/또는 다가 알코올, 에테르, 특히 에틸렌 글리콜 모노부틸에테르, 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, [2,2-부톡시(에톡시)]-에틸 아세테이트일 수 있다.
에칭제의 인쇄가능성, 즉 인쇄가능한 페이스트의 형성을 위한 구체적이고 기본적인 점성 범위를 설정하기 위한 필요한 증점제의 비율은 에칭 페이스트의 총중량에 대해 1 ~ 20 중량 % 이다.
기재된 에칭 페이스트의 비뉴턴 거동은 액상에서 팽윤 거동을 갖고 네트워크 형성 증점제로 달성되고 요구되는 영역의 적용에 따라 다양해 질수 있다. 사용될 수 있는 증점제는 유기 또는 무기 생성물 또는 이의 혼합물이다:
?셀룰로오즈/셀룰로오즈 유도체, 예를 들어, 에틸-, 히드록시프로필- 또는 히드록시에틸셀룰로오즈 또는 카르복시메틸셀룰로오즈 나트륨
?스타치/스타치 유도체, 예를 들어, 카르복시메틸스타치 나트륨 (vivastar®), 음이온 헤테로폴리사카라이드
?아크릴레이트 (Borchigel®)
? 중합체, 예를 들어, 폴리비닐 알코올 (Mowiol®), 폴리비닐피롤리돈(PVP)
?고도로 분산된 규산, 예를 들어, Aerosil®
셀룰로오즈/셀룰로오즈 유도체의 용도뿐만 아니라 다른 증점제의 관점에서, 기판 표면에 충분한 접착성을 갖고 동시에 극도로 얇은 선 및 구조물의 정밀한 인쇄를 용이하게 하고 에칭 매질의 확산을 방지하는 유도체를 사용하는 것만이 가능하다는 것에 유의해야한다. 그러므로, 예를 들어 잔탄 유도체는 본 발명에 따른 목적을 위해 사용될 수 없다는 것을 알수 있다.
유기 증점제에 비해, 무기 증점제, 예를 들어, 고도의 분산 규산은 또한 이어지는 800℃ 초과의 온도에서의 도핑 단계 동안 기판에 남겨져 있어서 도핑 유리 특성에 맞게 사용될 수 있다. 증점제의 두 유형, 유기 및 무기 증점제는 또한 상이한 조성물이 적용에 따라 선택될 수 있는 에칭 매질내에 서로 목적하는 바와 같이 조합될 수 있다.
요구되는 목적을 위해 유리한 특성을 갖는 첨가제는 소포제, 점탄성 조절제, 흐름 조절제/역류제, 탈기기 및 접착 조촉매이다. 이들은 에칭 페이스트의 인쇄가능성에 유리한 영향을 미칠 수 있다.
태양 전지의 고효율을 달성하기 위해 에칭 페이스트의 제조에 있어서 모든 출발물질은 충분한 순도를 가지는 것이 중요하다. 특히 실리콘내에서 캐리어 수명이 상당히 짧은, 용이하게 분산하는 요소, 예를 들어, 구리, 철, 및 나트륨은 200 ppb 미만의 농도로 존재해야만 한다.
본 발명에 있어서, 이 신규한 에칭 및 도핑 페이스트는 태양 전지 또는 포토다이오드와 같은 광전지 요소의 제조를 위한 태양 전지 산업에 사용될 수 있다. 특히 본 발명에 따른 페이스트는 이미터 구조물의 제조를 위한 두단계 공정에 사용될 수 있다.
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추가 언급이 없어도, 당업자는 상기 내용을 광범위하게 이용할 수 있을 것이라고 생각한다. 그러므로 바람직한 구현예 및 실시예는 단지 명세서의 설명을 위한 것으로, 임의 방법으로서 절대적으로 한정하지 않는다.
본원에 언급된 출원, 특허 및 출판물의 모든 완전한 명세서 내용 및 2005년 7월 12일에 출원된 대응 출원 DE 10 2005 032 807.5 는 본 원에 참조로서 포함되었다.
보다 양호한 이해 및 명확성을 위해, 본 발명의 보호하는 범위내에 있는 실시예를 제공하지만, 이 실시예로 본 발명을 제한하는 것은 적합하지 않다.
실시예 1:
페이스트의 제조 및 조성
6 g 의 Aerosil 200 (Degussa-Huels AG)을 100 g 의 85% 오르토-인산 (Merck Art. 1.00573)내에서 교반하였다. 생성 페이스트를 패들 스터러를 사용하여 추가로 20분간 교반하였다.
실시예 2 :
페이스트의 제조 및 조성
3 중량% 의 PVP K90 를 48.5중량%의 H3P04 (85%) 및 48.5 중량% 의 1-메틸-2-피롤리돈의 혼합물내에서 교반하였다. 생성 페이스트를 패들 스터러를 이용하여 추가로 20분간 교반하였다.
기재된 방식으로 제조된 에칭 페이스트를 유형 120 T 폴리에스테르 스크린을 이용하여 시판하는 스크린-프린팅 기기상에서 인쇄하였다. 도 1 에 나타난 레이아웃을 상기 스크린상에서 이미지화하고, 기판에 전달하였다. 사용된 기판은, 이산화 규소 비활성화층 전역이 100×100mm2 의 크기를 갖는 다결정성 태양 전지였다. 프린팅 직후, 기판을 100초 동안 핫플레이트상에서 300℃로 가열하였 다. 이산화 규소층의 완전한 전체 에칭은 약 60 초 후에서야 시각적으로 뚜렷해졌다. 그런 다음, 850℃ 에서 30분간, 대기 공기를 함유하는 확산 오븐내로 상기 기판을 도입하였다.
인 유리층의 제거 후에, 약 1020cm- 3 의 범위의 인으로 고도의 도핑되는 국부 영역은 4-포인트 샘플로 전기전도율을 측정함으로써 측정될 수 있었다.

Claims (14)

  1. 단일 공정 단계에서, 인산 또는 그의 염을 포함하는 에칭 매질이 전표면에 걸쳐 또는 에칭될 표면 영역에 선택적으로 적용되는 것을 특징으로 하는 태양 전지의 이산화 규소의 비활성화층 및 반사방지층의 에칭 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 에칭 매질이 제공된 실리콘 기판을 전표면에 걸쳐 또는 국부적으로 350 ~ 400 ℃의 온도 범위에서 30 ~ 120 초 동안 가열하고, 임으로, 추가적인 n++도핑을 위하여 이어서 800 ℃ 초과의 온도에서, 특히 800 ~ 1050 ℃ 의 온도 범위에서, 1 ~ 60 분 동안 가열하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 인쇄가능한, 페이스트형 에칭 매질이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 에칭 매질이 견뢰도(consistency)에 따라서, 스프레이, 스핀-코팅, 딥핑에 의해 또는 스크린, 스텐실, 스템프, 패드 또는 잉크-제트 프린팅에 의해 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 가열이 핫플레이트상, 대류 식 오븐내, IR선, UV선, 또는 마이크로파에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 800℃ 초과의 온도로 가열하기 위해, 레이저, 특히 IR 레이저가 국부 가열용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 2단 이미터(two-stage emitter)를 갖는 태양 전지의 제조 방법.
  8. 에칭 성분 및 도핑 성분 둘다로서 작용하는, 오르토-, 메타- 또는 피로인산, 및/또는 메타-오산화인, 또는 이의 혼합물을 활성 성분으로서 포함하는 태양 전지의 무기 비활성화층 및 반사방지층을 에칭하기 위한 에칭 매질.
  9. 제 8 항에 있어서, 열에너지의 주입을 통해 에칭 인산을 유리하는 하나 이상의 인산의 암모늄염(들) 및/또는 인산의 모노- 또는 디에스테르를 포함하는 에칭 매질.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 하나 이상의 에칭 및 도핑 성분, 용매, 증점제, 및 소포제, 점탄성 조절제, 흐름 조절제, 탈기기 및 접착 조촉매와 같은 임 의 첨가제를 포함하는 페이스트형의 에칭 매질.
  11. 실리콘의 n++ 도핑을 위한, 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른에칭 매질의 용도.
  12. 2단 이미터를 갖는 태양 전지를 제조하기 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 한항에 따른 방법으로 제조된 태양 전지.
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