KR20090081979A - 단결정 실리콘 광기전력 소자의 요철기판 에칭액 조성물 및제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단결정 실리콘 광기전력 소자의 향상된 요철기판의 제조방법에 있어서, 특히 단결정 실리콘 광기전력 소자의 변환효율을 얻기 위해, 기판 표면에 요철모양의 텍스처를 형성하는 과정에서 에칭액을 반복 사용해도 경시변화가 매우 안정된 텍스처를 형성하는 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 광기전력 소자의 향상된 요철기판의 제조방법에 관한 것으로,
알칼리 수용액 대비 이소프로필알콜(IPA) 2 - 10 중량%를 첨가하여 이루어진 것이 특징이고, 또한, 3% 농도를 갖는 NaOH 알칼리 수용액 대비 이소프로필알콜(IPA)를 2 - 10 중량% 첨가하여 이루어진 것이 특징이며;
본 발명에 따르면 NaOH 3% 용액 + IPA 2중량% + 초음파(40Khz)를 사용하여 얻은 결과가 가장 안정된 텍스처가 형성되며, 상류과정에서 발생한 미분말 또는 중금속 등이 요철과 요철사이에 매우 적으며, 경시변화도 매우 낮은 걸로 확인되었다.
단결정, 실린콘, 광기전력, 요철기판, 에칭액, 조성물, 제조방법
Description
본 발명은 단결정 실리콘 광기전력 소자의 향상된 요철기판의 제조방법에 관한 것으로, 특히 단결정 실리콘 광기전력 소자의 변환효율을 얻기 위해, 기판 표면에 요철모양의 텍스처를 형성하는 과정에서 에칭액을 반복 사용해도 경시변화가 매우 안정된 텍스처를 형성하는 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 광기전력 소자의 향상된 요철기판의 제조방법에 관한 것이다.
먼저, 본 발명에 사용되는 용어의 정의를 서술하면 다음과 같다.
경시변화: 상류공정에서 발생한 불순물과 에칭액 자체에 포함된 불순물로 인하여 정해놓은 공정시간이 변화됨으로서 텍스처가 불규칙하게 형성되는 것.
상류공정: 텍스처를 형성하기 전 단결정 실리콘 기판을 제조하는 과정(절단과정 등).
일반적으로, 태양광을 이용한 광기전력 발생기에서는 입사된 빛의 반사를 작게 하기 위해 표면을 요철화하는 것이 보편화되어 있다. 그리고, 실리콘 기판 표면 을 알칼리성 용액 중 이방성 에칭으로 피라미드형의 텍스처(Texture) 구조를 형성하여 반사율을 감소시킨다.
아울러, 종래부터 알칼리성 용액(계면 활성제 포함)을 사용하여 결정계 반도체 기판의 표면을 에칭하여 실리콘기판의 표면에 텍스처 구조라 불리는 요철을 형성하는 과정을 통하여 광기전력 발생을 향상시키고 있다
일본 특허 공개 제2002-57139호 공보에서는, 카프릴산 또는 라우르산을 주성분으로하는 알칼리 용액(계면 활성제 포함)에 결정계 반도체 기판을 용액속에 일정시간 넣어 에칭하여 요철 구조를 형성한다.
카프릴산이나 라우르산은 야자유를 증류하는 방식으로 얻고, 증류방법을 통한 순수 지방산을 얻을 수 없으며, 탄소수가 상이한 지방산이 불순물로서 포함된다. 원료 중의 각 성분의 함유율이 일정하면, 포함되는 불순물의 종류와 양도 거의 일정해지지만, 원료인 야자유는 천연물이기 때문에 불순물도 일정하지 않다.
일반적으로 지방산의 염 등의 계면활성제는 극히 소량의 첨가에 의해 작용하는 것으로 알려져 있다. 따라서 실리콘 기판을 알칼리성 용액으로 에칭할 때, 알칼리성 용액 중에 불순물의 지방산이 극히 소량 포함되면 텍스처의 형성에 저해된다.
따라서 카프릴산이나 라우르산을 사용한 에칭액으로 실리콘 기판 표면을 에칭하는 경우, 불순물로서 탄소수가 상이한 지방산이 포함되면, 텍스처의 형상 및 밀도에 악영향을 주고, 요철 구조를 표면에 안정적으로 형성할 수 없기 때문에, 비용의 증대나 작업 비효율화의 원인이 된다.
또다른 종래의 기술 특허공개번호 10-2007-0087508은, 에칭액이 로트마다 변 동이 적고, 일정한 요철 구조를 표면에 안정적으로 형성할 수 있는 요철 기판의 제조 방법으로, 실리콘 기판 표면을 알칼리 용액 중에서 이방성에칭을 함으로 반사율을 줄이고 이것을 사용한 광기전력 소자의 제조 방법을 제공하는 것으로 90% 정도의 안정된 요철구조가 형성된다. 좀 더 자세한 내용은 종래기술의 문헌 정보를 참조하면 좀 더 구체적으로 종래의 기술을 파악할 수 있다.
그러나, 지금까지 보편화된 텍스처 방법에서 문제가 되는 것은, 에칭액의 반복사용으로 상류과정의 불순물과 자연산 에칭액이 포함된 지방산으로 인하여 텍스처의 형성을 저해하며, 이에 따라 경시변화를 주어 텍스처 과정의 비효율화가 발생되는 것이다.
본 발명의 목적은 상기 서술한 바와 같이 태양광을 이용한 광기전력 소자에 입사된 빛을 오래 동안 실리콘 기판 표면에 머무르게 하는 것으로 낮은 반사량과 함께 실리콘 기판 표면에 항상 일정하게 텍스처할 수 있는 경시변화가 매우 안정된 텍스처 형성을 위한 제조공법을 특징으로 한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,
본 발명은 알칼리 수용액 대비 이소프로필알콜(IPA)를 2 - 10 중량% 첨가하여 이루어진 것이 특징이다.
또한, 3% 농도를 갖는 NaOH 알칼리 수용액 대비 이소프로필알콜(IPA)를 2 - 10 중량% 첨가하여 이루어진 것이 특징이다.
또한, 실리콘 결정계 광기전력 소자의 텍스처 형성 방법에 있어서, 텍스처 형성을 위해 실리콘에 알칼리 수용액 및 이소프로필알콜을 혼합하되, 알칼리 수용액 대비 이소프로필알콜(IPA)를 2 - 10중량% 첨가하여 이루어진 것이 특징이다.
또한, 실리콘 결정계 광기전력 소자의 텍스처 형성 방법에 있어서, 텍스처 형성을 위해 실리콘에 알칼리 수용액 및 이소프로필알콜을 혼합하되, 3중량% 농도를 갖는 알칼리 수용액 대비 이소프로필알콜(IPA)를 2 - 10중량% 첨가하여 이루어진 것이 특징이다.
또한, 실리콘 결정계 광기전력 소자의 텍스처 형성 방법에 있어서, 텍스처 형성을 위해 실리콘에 알칼리 수용액 및 이소프로필알콜을 혼합하되, 3중량% 농도를 갖는 알칼리 수용액 대비 이소프로필알콜(IPA)를 2 - 10중량% 첨가하고, 초음파(40Khz)를 사용하여 이루어지는 것이 특징이다.
또한, 상기 요철기판은 실리콘을 주성분으로 한 다결정 실리콘, 단결정 실리콘, 단결정 + 박막 아몰파스 실리콘, 다결정 + 박막 아몰파스 실리콘 중 선택된 어느 하나인 것이 특징이다.
본 발명에 따르면 NaOH 3% 용액 + IPA 2중량% + 초음파(40Khz)를 사용하여 얻은 결과가 가장 안정된 텍스처를 형성할 수 있고, 상류과정에서 발생한 미분말 또는 중금속 등이 요철과 요철사이에 매우 적으며, 경시변화도 매우 낮은 걸로 확인되었다.
이에 따라 입사광에서 입사량은 크고 반면 반사량은 매우 작아 광기전력 변환효율이 높아진 단결정 실리콘 광기전력 소자의 향상된 요철기판을 제공할 수 있다.
아울러, 비록 본 발명이 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어지지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명을 이용한 요철기판의 반사율 도표.
도 2는 도 1의 요철기판의 반사율 그래프.
도 3은 본 발명을 이용한 요철기판의 에칭량 도표.
도 4는 도 3의 요철기판의 에칭량 그래프로서,
상기 도 1의 도표에서 Batch의 1, 2, 3, 5, 10은 텍스처 실험 횟수이고, No1부터 No6까지는 각각 틀린 조건으로 텍스처한 숫치이다. 그리고, 상기 도 2의 도표에서 Batch란의 1, 2, 3, 5, 10은 텍스처 실험 횟수이고, No1부터 No6까지는 각각 틀린 조건으로 에칭량의 숫치이다.
도 1과 도 2는 6가지의 방법을 통하여 얻은 결과이며, 본 방법을 통하여 안정된 텍스처 형성에는 NaOH수용액 3%에 IPA 2중량%를 첨가하고 초음파 도입으로 텍스처로 요철화된 요철과 요철사이 깊은 곳까지 불순물이 제거되었으며, 상기 용액을 반복적으로 사용해도 동일한 결과를 얻을 수 있었다.
초음파로 인하여 상류과정에서 발생된 불순물(미분말, 중금속)이 요철과 요철사이에 매우 적었고, 경시변화도 매우 미세하였다.
즉, 에칭액과 초음파 사용으로 에칭액을 반복사용에도 불순물 및 중금속이 빠른 시간내에 실리콘 기판 표면에서 이탈하였다.
상기 도면 1과 2에서 얻은 결과는 다음과 같은 방법으로 여러 차례 반복 과정을 거쳐 상류과정에서 유입된 불순물과 에칭액의 유입된 여러 가지의 불순물과 큰 영향 없이 안정된 텍스처를 형성할 수 있었다.
즉, 공정과정에서 에칭액을 지속적으로 사용하면 각종 에칭액에 불순물이 늘어 남으로 실리콘 기판 표면을 텍스처를 저해하는 영향을 주는데 본 방법을 통하여 해결하였다.
그 1 번째 방법은,
NaOH 3%의 용액을 사용한 결과는 도면 1과 도 2의 NO 1이다.
그 2 번째 방법은,
NaOH 3% + 초음파(40 Khz)를 사용한 결과는 도 1과 도 2의 NO 2이다.
그 3 번째 방법은,
NaOH 3% 용액 + IPA 2%를 사용한 결과는 도 1과 도 2의 NO 3이다.
그 4 번째 방법은,
NaOH 3% 용액 + IPA 2% + 초음파(40Khz)를 사용한 결과는 도 1과 도 2의 NO 4이다.
그 5번째 방법은,
NaOH 3% 용액 + 카프릴산 2%를 사용한 결과는 도 1과 도 2의 N0 5이다.
그 6번째 방법은,
NaOH 3% 용액 + 카프릴산 2% + 초음파(40Khz)를 사용한 결과는 도 1과 도 2 의 NO 6이다.
상기 사용한 여러 가지 방법 중에서 도 1과 도 2에서는 4번째 사용한 방법이 가장 안정된 결과를 얻었다.
에칭액의 여러 번 반복사용에도 상류과정에서 오는 불순물과 에칭시 발생되는 수소 등의 가스 및 에칭액 중의 불순물, 반응생성물 등에도 경시변화가 매우 적은 안정적인 텍스처를 얻을 수 있었다.
본 발명에 따르면 NaOH 3% 용액 + IPA 2% + 초음파(40Khz)를 사용하여 얻은 결과가 가장 안정된 텍스처를 형성할 수 있었고, 상류과정에서 발생한 미분말 또는 중금속 등이 요철과 요철사이에 매우 적었으며, 경시변화도 매우 낮은 걸로 나타나 태양광을 이용한 광기전력 소자에서 광기전력을 발생시키는 수단의 하나로 입사광에서 입사량은 크고 반사량이 매우 작아 광기전력 변환효율이 높아진 것을 얻을 수 있었다.
결국, 본 발명은 단결정 실리콘 광기전력 소자에서 광기전력을 얻기 위한 수단의 하나로 입사된 빛을 오래 동안 가두기 위한 것으로서, 실리콘 기판 표면에 요철모양의 텍스처(Texture)를 형성하면 입사된 빛의 반사량이 적어지므로 광기전력 소자의 변환효율이 증가되는데, 상기한 바와 같이 광기전력 소자의 입사된 빛 가두기를 위해서는 입사량은 늘리고 반사량을 줄이기 위한 방법으로 광기전력 소자의 텍스처화를 위한 에칭액을 반복 사용해도 지방산과 불순물로 인한 요철모양의 텍스처 형성에 저해 없이 안정된 광기전력 소자를 얻을 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명을 이용한 요철기판의 반사율 도표.
도 2는 도 1의 요철기판의 반사율 그래프.
도 3은 본 발명을 이용한 요철기판의 에칭량 도표.
도 4는 도 3의 요철기판의 에칭량 그래프.
Claims (6)
- 알칼리 수용액 대비 이소프로필알콜(IPA)를 2 - 10 중량% 첨가하여 이루어진 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 광기전력 소자의 요철기판 에칭액 조성물.
- 3% 농도를 갖는 NaOH 알칼리 수용액 대비 이소프로필알콜(IPA)를 2 - 10 중량% 첨가하여 이루어진 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 광기전력 소자의 요철기판 에칭액 조성물.
- 실리콘 결정계 광기전력 소자의 텍스처 형성 방법에 있어서,텍스처 형성을 위해 실리콘에 알칼리 수용액 및 이소프로필알콜을 혼합하되, 알칼리 수용액 대비 이소프로필알콜(IPA)를 2 - 10중량% 첨가하여 이루어진 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 광기전력 소자의 요철기판 제조방법.
- 실리콘 결정계 광기전력 소자의 텍스처 형성 방법에 있어서,텍스처 형성을 위해 실리콘에 알칼리 수용액 및 이소프로필알콜을 혼합하되, 3중량% 농도를 갖는 알칼리 수용액 대비 이소프로필알콜(IPA)를 2 - 10중량% 첨가하여 이루어진 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 광기전력 소자의 요철기판 제방법.
- 실리콘 결정계 광기전력 소자의 텍스처 형성 방법에 있어서,텍스처 형성을 위해 실리콘에 알칼리 수용액 및 이소프로필알콜을 혼합하되, 3중량% 농도를 갖는 알칼리 수용액 대비 이소프로필알콜(IPA)를 2 - 10중량% 첨가하고, 초음파(40Khz)를 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 광기전력 소자의 요철기판 제조방법.
- 제 3 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,상기 요철기판은, 실리콘을 주성분으로 한 다결정 실리콘, 단결정 실리콘, 단결정 + 박막 아몰파스 실리콘, 다결정 + 박막 아몰파스 실리콘 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘 광기전력 소자의 요철기판 제조방법.
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| CN101851756A (zh) * | 2010-06-08 | 2010-10-06 | 常州时创能源科技有限公司 | 单晶硅片碱性制绒液的添加剂及使用方法 |
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| CN102330155A (zh) * | 2011-07-27 | 2012-01-25 | 常州时创能源科技有限公司 | 一种单晶硅片制绒助剂及制造和使用方法 |
| CN112266178A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-01-26 | 泰极微技术(无锡)有限公司 | 一种玻璃蚀刻方法 |
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2008
- 2008-01-25 KR KR1020080008182A patent/KR20090081979A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (7)
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| CN101851756B (zh) * | 2010-06-08 | 2011-03-23 | 常州时创能源科技有限公司 | 单晶硅片碱性制绒液的添加剂及使用方法 |
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