KR20080086753A - 유전체를 이용한 태양전지의 후면 반사막 및 패시베이션층형성 - Google Patents

유전체를 이용한 태양전지의 후면 반사막 및 패시베이션층형성 Download PDF

Info

Publication number
KR20080086753A
KR20080086753A KR1020070028845A KR20070028845A KR20080086753A KR 20080086753 A KR20080086753 A KR 20080086753A KR 1020070028845 A KR1020070028845 A KR 1020070028845A KR 20070028845 A KR20070028845 A KR 20070028845A KR 20080086753 A KR20080086753 A KR 20080086753A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
silicon layer
conductive silicon
layer
solar cell
reflection
Prior art date
Application number
KR1020070028845A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100974226B1 (ko
Inventor
박현정
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020070028845A priority Critical patent/KR100974226B1/ko
Priority to CN2008800093282A priority patent/CN101641797B/zh
Priority to EP08723548.7A priority patent/EP2130230B1/en
Priority to PCT/KR2008/001511 priority patent/WO2008117951A1/en
Priority to US12/530,603 priority patent/US8658884B2/en
Publication of KR20080086753A publication Critical patent/KR20080086753A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100974226B1 publication Critical patent/KR100974226B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L31/02327—Optical elements or arrangements associated with the device the optical elements being integrated or being directly associated to the device, e.g. back reflectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/02168—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells the coatings being antireflective or having enhancing optical properties for the solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/056—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means the light-reflecting means being of the back surface reflector [BSR] type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/186—Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • H01L31/1868—Passivation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명은 유전체를 이용한 태양전지의 후면 반사막 및 패시베이션층 형성에 관한 것으로, 본 발명은 유전체를 이용하여 형성된 후면 반사막 및 패시베이션층을 포함하는 태양전지를 제공한다. 본 발명의 태양전지는 HfO2 또는 ZrO2를 포함하여 이루어지는 반사막과 HfSixOy, ZrSixOy 또는 SiO2를 포함하여 이루어지는 후면패시베이션층을 구비함으로써 태양광에 대한 우수한 광포획율을 나타내고, 캐리어의 후면 재결합율이 낮다. 또한, 반사막 및 후면패시베이션층의 열적 안정성이 우수하여, 열처리 등의 다양한 공정을 적용한 전극 형성이 가능하다.
태양전지, 후면 반사막, 후면패시베이션층

Description

유전체를 이용한 태양전지의 후면 반사막 및 패시베이션층 형성 {Backside surface passivation and reflection layer for Si solar cell by high-k dielectrics}
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 태양전지의 기본적인 구조를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명은 태양전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광에 대한 광포획율이 우수하며 캐리어의 후면 재결합을 감소시킬 수 있는 태양전지에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양전지는 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 특히 주목 받고 있다. 태양전지에는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 전지와, 반도체의 성질을 이용하여 태양빛(photons)을 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지가 있으며, 태양전지라고 하면 일반적으로 태양광 전지(이하 태양전지라 한다)를 일컫는다.
태양전지의 기본적인 구조를 나타낸 도 1을 참조하면, 태양전지는 다이오드와 같이 p형 반도체(101)와 n형 반도체(102)의 접합 구조를 가지며, 태양전지에 빛이 입사되면 빛과 태양전지의 반도체를 구성하는 물질과의 상호 작용으로 (-) 전하를 띤 전자와 전자가 빠져나가 (+) 전하를 띤 정공이 발생하여 이들이 이동하면서 전류가 흐르게 된다. 이를 광기전력효과(光起電力效果, photovoltaic effect)라 하는데, 태양전지를 구성하는 p형(101) 및 n형 반도체(102) 중 전자는 n형 반도체(102) 쪽으로, 정공은 p형 반도체(101) 쪽으로 끌어 당겨져 각각 n형 반도체(101) 및 p형 반도체(102)와 접합된 전극(103, 104)으로 이동하게 되고, 이 전극(103, 104)들을 전선으로 연결하면 전기가 흐르므로 전력을 얻을 수 있다
이와 같은 태양전지의 기본구조에 더하여 태양전지의 효율을 증대시키기 위해 반사방지막 및 반사막이 각각 태양전지의 전면과 후면에 구비되는데, 이들은 각각 전면으로 입사되는 태양광의 반사를 막고 후면을 통해 투과되어 나가는 태양광을 반사시킴으로써 태양광에 대한 광포획을 증대시킨다.
반사막의 경우 태양광에 대한 반사율이 높아야 할 뿐만 아니라, 반도체층과 반사막 계면에서의 캐리어의 재결합이 적어야 한다. 그러나, 종래의 반사막의 경우 우수한 반사율과 함께 충분한 캐리어의 재결합 방지능을 갖지 못하였으며, 열적 안정성이 좋지 못하여 후면전극 형성을 위한 고온 열처리 공정이 불가능한 문제가 있었다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제를 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본발명의 목적은 태양광에 대한 광포획율이 우수하며 캐리어의 후면 재결합을 감소시킬 수 있는 태양전지를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제의 달성을 위해 본 발명은, 제1 도전형 실리콘층, 상기 제1 도전형 실리콘층 상에 위치하고 상기 제1 도전형 실리콘층과 반대 도전형을 가지는 제2 도전형 실리콘층 및 상기 제1 도전형 실리콘층과 제2 도전형 실리콘층 사이의 계면에 형성되는 p-n 접합으로 이루어진 p-n 구조; 태양광의 반사를 방지하기 위해 상기 제2 도전형의 실리콘층 상에 위치하는 반사방지막; 상기 제1 도전형 실리콘층 상에 위치하며, HfSixOy, ZrSixOy 또는 SiO2를 포함하여 이루어지는 패시베이션층 및 HfO2 또는 ZrO2를 포함하여 이루어지는 반사막으로 이루어진 후면반사막; 상기 반사방지막을 관통하여 제2 도전형 실리콘층과 연결되는 전면전극; 및 상기 반사막 및 상기 후면패시베이션층을 관통하여 제1 도전형 실리콘 층과 연결되는 후면전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지를 제공한다.
상기 후면반사막은 HfO2-x 또는 ZrO2-x를 제1 도전형 실리콘층 상에 증착시킨 후 포스트 써멀 산소 어닐링 공정(post thermal O2 annealing process)을 실시함에 의해 형성될 수 있으며, 상기 HfO2-x 및 ZrO2-x을 제1 도전형 실리콘층 상에 증착시키는 것은 화학기상증착 또는 플라즈마 강화 화학기상증착에 의해 이루어질 수 있다. 상기 포스트 써멀 산소 어닐링 공정(post thermal O2 annealing process)은 습식 산화(wet oxidation) 또는 급속 열적 산화(rapid thermal oxidation)에 의해 실시될 수 있다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 태양전지는 p-n 구조, 반사방지막(205), 전면전극(203), 후면전극(204), 반사막(207) 및 후면패시베이션층(208)을 포함하여 이루어진다.
상기 p-n 구조는 제1 도전형 실리콘층(201), 상기 제1 도전형 실리콘층(201)과 반대 도전형을 가지는 제2 도전형 실리콘층(202) 및 상기 제1 도전형 실리콘층(201)과 제2 도전형 실리콘층(202) 사이의 계면에 형성되는 p-n 접합을 포함하는 것으로서, 빛을 받아 광기전력효과에 의해 전류를 발생시킨다. 상기 p-n 구조의 제조는 제1 도전형 실리콘 기판 상에 그와 반대 도전형의 제2 도전형 실리콘층(202) 을 형성하여 제1 도전형 실리콘층(201)과 상기 제2 도전형 실리콘층(202)의 계면에 p-n 접합을 형성함에 의해 이루어진다. 대표적으로, 상기 제1 도전형 실리콘 기판은, 예를 들어 B, Ga, In 등의 3족 원소들이 도핑되어 있는 p형 실리콘 기판이고, 상기 제2 도전형 실리콘층(202)은, 예를 들어 P, As, Sb 등의 5족 원소들이 도핑되어 있는 n형 이미터층으로, 상기 p형 실리콘층과 n형 이미터층이 접하여 p-n 접합을 형성할 수 있다.
상기 후면반사막(207, 208)은 태양광에 대한 광포획을 증가시키기 위해 구비되는 것으로 반사막(207) 및 후면패시베이션층(208)으로 구성된다. 반사막(207)은 태양광이 태양전지를 관통하여 배출되지 못하도록 태양광을 반사하는 막으로 HfO2 또는 ZrO2를 포함하여 이루어지고, 후면패시베이션층(208)은 후면에서의 캐리어(전자 또는 정공)의 재결합을 방지하기 위한 층으로 HfSixOy, ZrSixOy 또는 SiO2를 포함하여 이루어진다.
HfO2 및 ZrO2는 굴절율(refractive index)이 각각 1.9 이하, 2.2 이하로 실리콘(Si)의 굴절율 3.8에 비해 현저히 낮아 이들을 이용하여 형성된 반사막(207)은 태양광에 대한 높은 반사율을 나타내며, HfSixOy, ZrSixOy 및 SiO2는 모두 우수한 패시베이션 특성을 나타낸다. 아울러, 상기 반사막(207) 및 후면패시베이션층(208)은 열적 안정성이 매우 우수하여, 열처리(통상적으로 800℃ 정도의 온도에서 열처리함)와 같은 고온 공정을 통한 전극 형성 공정에서도 분해되지 않는 장점이 있다. 구체적으로, HfO2/SiO2, ZrO2/SiO2, ZrO2/ZrSixOy는 각각 900~1000℃, 900℃ 이상, 880℃ 이상에서 분해된다. 따라서, 반사막(207) 및 후면패시베이션층(208)을 상기와 같이 구성함으로써, 고온 공정을 피해야 하는 등의 공정상의 제약에서 벗어나 전극 형성 공정에 대한 선택의 폭을 넓힐 수 있다. 특별히, 후면전극(204)을 프린팅 및 열처리를 통해 제조하면 laser를 이용한 후면 전극형성 방법 보다 제조 방법이 단순하며 공정 단가가 낮아지는 장점이 있어, 후면반사막(207, 208)을 상기와 같이 구성함에 의해 공정의 단순함과 제조 단가 절감의 효과를 부수적으로 얻을 수 있다.
상기 후면반사막(207, 208)은 HfO2-x 또는 ZrO2-x를 제1 도전형 실리콘층 상에 증착시킨 후 포스트 써멀 산소 어닐링 공정(post thermal O2 annealing process)을 실시함에 의해 형성될 수 있으며, 여기서 상기 HfO2-x 및 ZrO2-x을 제1 도전형 실리콘층 상에 증착시키는 것은 화학기상증착 또는 플라즈마 강화 화학기상증착에 의해 이루어질 수 있다. 상기 포스트 써멀 산소 어닐링 공정은 산소 분위기에서 열처리를 하는 공정으로, 이를 통해 제1 도전형 실리콘층(201)과 HfO2-x 또는 ZrO2-x 사이의 계면에 HfSixOy, ZrSixOy 또는 SiO2를 포함하여 이루어지는 후면패시베이션층(208)이 형성되고, HfO2-x 또는 ZrO2-x이 HfO2 또는 ZrO2로 변환하여 반사막(207)을 형성하게 된다. 상기 포스트 써멀 산소 어닐링 공정(post thermal O2 annealing process)은 습식 산화(wet oxidation) 또는 급속 열적 산화(rapid thermal oxidation)에 의 해 실시될 수 있으며, 전자의 경우 도 3에 도시된 바와 같이 제2 도전형 실리콘층(202) 상에 SiO2층(206)이 형성되어 전면 패시베이션층으로 활용될 수 있다. 후자의 경우는 SiO2층이 형성되지 않는다.
상기 반사방지막(205)은 태양전지에 입사되는 태양광에 대한 광포획을 증가시키기 위하여 태양광에 대한 반사율을 최소화하도록 제2 도전형 실리콘층 위에 형성된다. 상기 반사방지막(205)에는 종래 반사방지막 형성을 위해 사용된 공지의 재료들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 그 중에서 실리콘나이트라이드가 가장 대표적이며, 화학기상증착, 플라즈마 강화 화학기상증착 방법 또는 스퍼터링를 통해 반사방지막을 제조할 수 있다.
상기 반사방지막(205)과 제2 도전형 실리콘층(202) 사이에는 캐리어의 재결합을 방지하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 전면 패시베이션층(206)을 더 형성할 수 있으며, 전면 패시베이션층(206)에는 대표적으로 SiO2가 사용된다. 앞서 설명한 바와 같이, 습식 산화를 통해 후면반사막(207, 208)을 형성할 경우에는 제2 도전형 실리콘층(202) 상에 SiO2층 (206)이 전면 패시베이션층으로 형성되며, SiO2 층 (206)위에 반사방지막(205)을 형성 시켜주게 된다.
상기 전면전극(203)은 반사방지막(205)을 관통하여 제2 도전형 실리콘층(202)과 연결되고, 상기 후면전극(204)은 상기 반사막(207) 및 상기 후면패시베이션층(208)을 관통하여 제1 도전형 실리콘층(201)과 연결된다. 이들 전극들(203, 204)에 부하를 연결하면 태양전지에서 발생한 전기를 이용할 수 있다. 전면전 극(203)에는 대표적으로 은이 사용되는데 이는 은 전극이 전기전도성이 우수하기 때문이며, 후면전극(204)에는 대표적으로 알루미늄이 사용되는데 이는 알루미늄 전극이 전도성이 우수할 뿐만 아니라 실리콘과의 친화력이 좋아서 접합이 잘 되기 때문이다. 또한, 알루미늄 전극은 3가 원소로서 실리콘 기판과의 접면에서 p+ 층, 즉 BSF(Back surface field)를 형성하여 캐리어들이 표면에서 사라지지 않고 모이도록 하여 효율을 증대시킬 수 있기 때문이다.
전면전극(203)은 대표적으로 전극 형성용 페이스트를 소정 패턴에 따라 반사방지막 위에 도포한 후 열처리함에 의해 형성할 수 있으며, 열처리를 통해 전면전극(203)은 반사방지막(205)을 뚫고 들어가 제2 도전형 실리콘층(202)과 연결되게 된다. 후면전극은, 포토리소그래피 또는 레이저 등을 이용하여 후면전극이 제1 도전형 실리콘층(201)과 연결될 수 있는 공간을 확보하여, 그 공간에 형성하게 된다. 이 때, 후면전극의 형성에는 다양한 방법이 존재하지만, 앞서 설명한 바와 같은 구성의 후면반사막(207, 208)은 열적 안정성이 우수하여 고온 열처리를 포함하는 전극 형성 방법도 적용할 수 있다. 전면전극(203) 형성 및 후면전극(204) 형성은 그 순서를 바꾸어도 무방하며, 전면전극 및 후면전극에 대한 열처리를 동시에 진행할 수도 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되지 않아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 태양전지는 HfO2 또는 ZrO2를 포함하여 이루어지는 반사막과 HfSixOy, ZrSixOy 또는 SiO2를 포함하여 이루어지는 후면패시베이션층을 구비함으로써 태양광에 대한 우수한 광포획율을 나타내고, 캐리어의 후면 재결합율이 낮다. 또한, 반사막 및 후면패시베이션층의 열적 안정성이 우수하여, 열처리 등의 다양한 공정을 적용한 전극 형성이 가능하다.

Claims (11)

  1. 제1 도전형 실리콘층, 상기 제1 도전형 실리콘층 상에 위치하고 상기 제1 도전형 실리콘층과 반대 도전형을 가지는 제2 도전형 실리콘층 및 상기 제1 도전형 실리콘층과 제2 도전형 실리콘층 사이의 계면에 형성되는 p-n 접합으로 이루어진 p-n 구조;
    태양광의 반사를 방지하기 위해 상기 제2 도전형의 실리콘층 상에 위치하는 반사방지막;
    상기 제1 도전형 실리콘층 상에 위치하며, HfSixOy, ZrSixOy 또는 SiO2를 포함하여 이루어지는 패시베이션층 및 HfO2 또는 ZrO2를 포함하여 이루어지는 반사막으로 이루어진 후면반사막;
    상기 반사방지막을 관통하여 제2 도전형 실리콘층과 연결되는 전면전극; 및
    상기 반사막 및 상기 후면패시베이션층을 관통하여 제1 도전형 실리콘층과 연결되는 후면전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 후면반사막은 HfO2-x 또는 ZrO2-x를 제1 도전형 실리콘층 상에 증착시킨 후 포스트 써멀 산소 어닐링 공정(post thermal O2 annealing process)을 실시함에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 HfO2-x 또는 ZrO2-x는 화학기상증착 또는 플라즈마 강화 화학기상증착에 의해 제1 도전형 실리콘층 상에 증착되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 포스트 써멀 산소 어닐링 공정(post thermal O2 annealing process)은 습식 산화(wet oxidation)에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 포스트 써멀 산소 어닐링 공정(post thermal O2 annealing process)은 급속 열적 산화(rapid thermal oxidation)에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전형 실리콘층은 p형 실리콘층이고, 상기 제2 도전형 실리콘층은 n형 이미터층인 것을 특징으로 하는 태양전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반사방지막은 실리콘나이트라이드를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 반사방지막은 플라즈마 화학기상증착법, 화학기상즉착법 또는 스퍼터링으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지는 상기 반사방지막과 제2 도전형 실리콘층 사이에 전면패시베이션층을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전면전극은 은을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 후면전극은 알루미늄을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지.
KR1020070028845A 2007-03-23 2007-03-23 유전체를 이용한 태양전지의 후면 반사막 및 패시베이션층형성 KR100974226B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070028845A KR100974226B1 (ko) 2007-03-23 2007-03-23 유전체를 이용한 태양전지의 후면 반사막 및 패시베이션층형성
CN2008800093282A CN101641797B (zh) 2007-03-23 2008-03-18 包括由高k电介质组成的背面反射层的太阳能电池
EP08723548.7A EP2130230B1 (en) 2007-03-23 2008-03-18 Solar cell including backside reflection layer composed of high-k dielectrics
PCT/KR2008/001511 WO2008117951A1 (en) 2007-03-23 2008-03-18 Solar cell including backside reflection layer composed of high-k dielectrics
US12/530,603 US8658884B2 (en) 2007-03-23 2008-03-18 Solar cell including backside reflection layer composed of high-K dielectrics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070028845A KR100974226B1 (ko) 2007-03-23 2007-03-23 유전체를 이용한 태양전지의 후면 반사막 및 패시베이션층형성

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080086753A true KR20080086753A (ko) 2008-09-26
KR100974226B1 KR100974226B1 (ko) 2010-08-06

Family

ID=39788662

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070028845A KR100974226B1 (ko) 2007-03-23 2007-03-23 유전체를 이용한 태양전지의 후면 반사막 및 패시베이션층형성

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8658884B2 (ko)
EP (1) EP2130230B1 (ko)
KR (1) KR100974226B1 (ko)
CN (1) CN101641797B (ko)
WO (1) WO2008117951A1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101115195B1 (ko) * 2009-10-30 2012-02-22 고려대학교 산학협력단 실리콘 이종접합 태양전지 및 이를 제조하는 방법
KR20120022970A (ko) * 2009-04-21 2012-03-12 테트라썬, 아이엔씨. 고효율 태양전지 구조 및 제조방법
KR101292061B1 (ko) * 2010-12-21 2013-08-01 엘지전자 주식회사 박막 태양전지
KR101430054B1 (ko) * 2012-09-20 2014-08-18 한국기술교육대학교 산학협력단 결정질 실리콘 태양전지의 제조 방법
KR20200053655A (ko) * 2009-09-18 2020-05-18 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 태양전지, 그 제조방법 및 태양전지 모듈

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110297207A1 (en) * 2009-02-16 2011-12-08 Mitsubishi Electric Corporation Solar battery module
US8603900B2 (en) * 2009-10-27 2013-12-10 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Reducing surface recombination and enhancing light trapping in solar cells
TW201121066A (en) * 2009-12-14 2011-06-16 Ind Tech Res Inst Bificial solar cell
TWI435454B (zh) 2010-10-25 2014-04-21 Au Optronics Corp 太陽能電池
CN102097514B (zh) * 2010-11-04 2013-01-30 友达光电股份有限公司 太阳能电池
TWI447929B (zh) * 2011-06-08 2014-08-01 Neo Solar Power Corp 太陽能電池及其製造方法
CN102832263B (zh) * 2011-06-15 2015-01-14 茂迪股份有限公司 具有背电场结构的太阳能电池及其制造方法
KR20120140026A (ko) * 2011-06-20 2012-12-28 엘지전자 주식회사 태양전지
CN102842638B (zh) * 2011-06-21 2015-04-15 新日光能源科技股份有限公司 太阳能电池及其制造方法
US20130048070A1 (en) * 2011-08-26 2013-02-28 Arash Hazeghi Tunnel photovoltaic
US9406824B2 (en) 2011-11-23 2016-08-02 Quswami, Inc. Nanopillar tunneling photovoltaic cell
CN103178124A (zh) * 2011-12-24 2013-06-26 西安福安创意咨询有限责任公司 一种高效太阳能电池方法
US11309441B2 (en) * 2013-04-03 2022-04-19 Lg Electronics Inc. Solar cell
US9466755B2 (en) 2014-10-30 2016-10-11 International Business Machines Corporation MIS-IL silicon solar cell with passivation layer to induce surface inversion
CN105655439A (zh) * 2014-11-28 2016-06-08 润峰电力有限公司 一种高背反射晶硅太阳电池的制作工艺
CN106601588A (zh) * 2016-12-06 2017-04-26 湖南红太阳光电科技有限公司 一种氧化硅钝化层的制备方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3988167A (en) * 1975-03-07 1976-10-26 Rca Corporation Solar cell device having improved efficiency
US4347263A (en) * 1980-05-30 1982-08-31 Solarex Corporation Method of applying an antireflective and/or dielectric coating
US4865999A (en) * 1987-07-08 1989-09-12 Glasstech Solar, Inc. Solar cell fabrication method
DE3815512C2 (de) * 1988-05-06 1994-07-28 Deutsche Aerospace Solarzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung
JP2706113B2 (ja) * 1988-11-25 1998-01-28 工業技術院長 光電変換素子
JPH08330611A (ja) 1995-03-30 1996-12-13 Sharp Corp シリコン太陽電池セルとその製造方法
US5720827A (en) * 1996-07-19 1998-02-24 University Of Florida Design for the fabrication of high efficiency solar cells
US5907766A (en) * 1996-10-21 1999-05-25 Electric Power Research Institute, Inc. Method of making a solar cell having improved anti-reflection passivation layer
GB9807692D0 (en) * 1998-04-14 1998-06-10 Univ Strathclyde Optival devices
DE10020541A1 (de) * 2000-04-27 2001-11-08 Univ Konstanz Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle und Solarzelle
TW501286B (en) 2001-06-07 2002-09-01 Ind Tech Res Inst Polysilicon thin film solar cell substrate
JP2004193350A (ja) * 2002-12-11 2004-07-08 Sharp Corp 太陽電池セルおよびその製造方法
US7659475B2 (en) * 2003-06-20 2010-02-09 Imec Method for backside surface passivation of solar cells and solar cells with such passivation
KR20050087248A (ko) * 2004-02-26 2005-08-31 삼성에스디아이 주식회사 이층 반사방지막을 사용하는 태양전지 및 그 제조방법
KR100688497B1 (ko) * 2004-06-28 2007-03-02 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 그 제조방법
US7507629B2 (en) * 2004-09-10 2009-03-24 Gerald Lucovsky Semiconductor devices having an interfacial dielectric layer and related methods
US7375378B2 (en) * 2005-05-12 2008-05-20 General Electric Company Surface passivated photovoltaic devices
DE102005048355A1 (de) 2005-10-06 2007-04-12 Jungheinrich Aktiengesellschaft Schubmaststapler
US20070137699A1 (en) * 2005-12-16 2007-06-21 General Electric Company Solar cell and method for fabricating solar cell
KR101205545B1 (ko) * 2006-08-31 2012-11-27 김기영 태양광 입사효율이 개선된 보호층을 갖는 태양전지
KR100974220B1 (ko) * 2006-12-13 2010-08-06 엘지전자 주식회사 태양전지

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120022970A (ko) * 2009-04-21 2012-03-12 테트라썬, 아이엔씨. 고효율 태양전지 구조 및 제조방법
KR20200053655A (ko) * 2009-09-18 2020-05-18 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 태양전지, 그 제조방법 및 태양전지 모듈
KR20200144589A (ko) * 2009-09-18 2020-12-29 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 태양전지, 그 제조방법 및 태양전지 모듈
KR101115195B1 (ko) * 2009-10-30 2012-02-22 고려대학교 산학협력단 실리콘 이종접합 태양전지 및 이를 제조하는 방법
KR101292061B1 (ko) * 2010-12-21 2013-08-01 엘지전자 주식회사 박막 태양전지
KR101430054B1 (ko) * 2012-09-20 2014-08-18 한국기술교육대학교 산학협력단 결정질 실리콘 태양전지의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR100974226B1 (ko) 2010-08-06
EP2130230A1 (en) 2009-12-09
US8658884B2 (en) 2014-02-25
WO2008117951A1 (en) 2008-10-02
CN101641797B (zh) 2011-02-16
EP2130230A4 (en) 2013-06-19
US20100096013A1 (en) 2010-04-22
CN101641797A (zh) 2010-02-03
EP2130230B1 (en) 2014-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100974226B1 (ko) 유전체를 이용한 태양전지의 후면 반사막 및 패시베이션층형성
JP5409007B2 (ja) 高効率の太陽電池及びその調製方法
KR100974220B1 (ko) 태양전지
KR101948206B1 (ko) 태양 전지와, 이의 제조 방법
KR100850641B1 (ko) 고효율 결정질 실리콘 태양전지 및 그 제조방법
KR20080045598A (ko) 태양전지 및 그의 제조방법
KR20120034965A (ko) 태양 전지
US20180219118A1 (en) Back contact photovoltaic cells with induced junctions
KR20110029690A (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
KR100994924B1 (ko) 태양전지 및 그 제조방법
KR101622088B1 (ko) 태양전지
US20140083486A1 (en) Solar cell and method for manufacturing same
KR101407165B1 (ko) 태양전지의 ｌｂｓｆ 후면 전극 형성방법
KR20080105280A (ko) 태양전지의 제조방법 및 그를 이용하여 제조된 태양전지
KR101223021B1 (ko) 태양전지의 제조방법 및 태양전지
KR101322628B1 (ko) 태양전지의 후면반사막 형성방법, 이를 포함하는후면전극부 형성방법 및 태양전지의 제조방법
TWI464889B (zh) 具異質介面之太陽能電池及其製造方法
US11862738B2 (en) Photovoltaic cell with passivated contacts and with non-reflective coating
KR101223055B1 (ko) 태양전지의 제조방법 및 그를 이용하여 제조되는 태양전지
KR101346896B1 (ko) Ｉｂｃ형 태양전지의 제조방법 및 ｉｂｃ형 태양전지
US20120298169A1 (en) Multi-junction Photovoltaic Cells
KR101541252B1 (ko) 태양 전지 및 그 제조 방법
KR20120009838A (ko) 태양전지 및 이의 제조방법
KR101281005B1 (ko) 박막형 태양전지
TWI447926B (zh) 一種於太陽能電池裝置內形成透明光捕捉結構的方法

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130624

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140624

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150624

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160624

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170614

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee