KR20090123275A - Solar cell and method for making thereof - Google Patents

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KR20090123275A
KR20090123275A KR1020080049265A KR20080049265A KR20090123275A KR 20090123275 A KR20090123275 A KR 20090123275A KR 1020080049265 A KR1020080049265 A KR 1020080049265A KR 20080049265 A KR20080049265 A KR 20080049265A KR 20090123275 A KR20090123275 A KR 20090123275A
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Abstract

PURPOSE: A solar cell and a manufacturing method thereof are provided to form an antireflective film of uniform dielectric constant and thickness by circularly forming an edge and a vertex of a substrate surface of a solar cell surface-treated by a thermal process. CONSTITUTION: A hydrogen thermal process for annealing a surface-treated solar cell substrate(90) at a fixed temperature with a hydrogen atmosphere is performed. A doping film(120) for forming an emitter through dopant is formed on the hydrogen-annealed solar cell substrate(100). The doping film is formed by a selective emitter. An antireflective film(130) is coated on the doping film.

Description

태양전지 및 그의 제조방법{SOLAR CELL AND METHOD FOR MAKING THEREOF}SOLAR CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF {SOLAR CELL AND METHOD FOR MAKING THEREOF}

본 발명은 태양전지에 관한 것으로서, 특히 하이드로겐(Hydrogen) 열처리 공정을 이용하여 효율이 향상된 태양전지를 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a solar cell, and more particularly, to a method for manufacturing a solar cell having improved efficiency by using a hydrogen heat treatment process.

태양전지는 광기전력(Photovoltaic effect) 현상을 응용하여 태양의 빛 에너지를 전기적 에너지로 바꾸는 에너지 변환소자이다. 태양전지는 기판 표면에 빛이 입사하면 내부에서 전자와 정공이 발생하고, 발생한 전하들은 P극, N극으로 이동함에 따라 그 P극과 N극 사이에 전위차 즉 광기전력이 발생하는데, 이때 태양전지에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 된다.A solar cell is an energy conversion device that converts light energy of the sun into electrical energy by applying a photovoltaic effect phenomenon. In the solar cell, when light is incident on the surface of the substrate, electrons and holes are generated inside, and as the generated charges move to the P and N poles, a potential difference, or photovoltaic power, is generated between the P and N poles. Connect the load to the current.

이러한 태양전지는 기판 표면에 입사된 빛을 얼마나 효율적으로 흡수할 수 있는가에 따라 그 효율이 결정된다. The efficiency of the solar cell depends on how efficiently it can absorb the light incident on the substrate surface.

일반적으로 태양전지의 기판 표면이 평평하면, 입사된 빛의 일부는 흡수 및 굴절되고 나머지 일부는 반사를 하기 때문에, 태양전지의 빛 흡수 부위에 광 흡수 현상이 비효율적으로 나타났다. In general, when the surface of the substrate of the solar cell is flat, part of the incident light is absorbed and refracted, and the other part is reflected, so that the light absorption phenomenon of the solar cell appears to be inefficient.

그렇기 때문에, 도1에 도시된 바와 같이 태양전지의 기판을 피라미드 형태 또는 역 피라미드 형태 등으로 구성하여 표면층에 입사되는 빛의 반사율을 감소시 키고, 태양전지내에서 빛의 통과 길이를 길게 하여 흡수 효율을 높이는 표면처리(Texturing)방법을 사용하고 있다.Therefore, as shown in FIG. 1, the substrate of the solar cell is configured in the form of a pyramid or an inverted pyramid, so as to reduce the reflectance of light incident on the surface layer, and to increase the length of light passing through the solar cell to increase absorption efficiency. The surface treatment method is used to increase the

즉 도1에는 표면처리전 태양전지(10)의 기판 표면과, 표면처리된 태양전지(20)의 기판 표면을 단면도로 도시하고 있다. 그리고 참고로 도2에서는 표면처리만 된 상태의 태양전지의 기판 표면 상태를 사시도로 나타내고 있다.That is, FIG. 1 shows the substrate surface of the solar cell 10 before the surface treatment and the substrate surface of the surface treated solar cell 20 in cross section. For reference, FIG. 2 shows a perspective view of the substrate surface of the solar cell in the surface-treated state only.

도1을 살펴보면, 도1의 (a)와 같이 표면처리되기 전의 태양전지(10)로서 그 표면이 평평한 태양전지 기판에 대해 습식(wet) 공정 또는 건식(dry) 공정의 표면처리를 수행하게 되면, 도1의 (b)와 같이 기판표면이 피라미드 모양으로 형성된다. 이 상태가 표면처리된 태양전지(20)이다.Referring to FIG. 1, when the surface of the solar cell 10 before the surface treatment as shown in (a) of FIG. 1 is wet or dry, the surface of the solar cell substrate is flat As shown in Fig. 1B, the substrate surface is formed in a pyramid shape. This state is the solar cell 20 surface-treated.

이렇게 하면 태양전지(20) 기판 표면에 입사되어 반사된 빛은 다시 태양전지(20)의 기판 표면 방향으로 진행되기 때문에 빛의 반사량은 감소하고 흡수 효율은 향상되었다.In this case, since the light incident on the substrate surface of the solar cell 20 is reflected back to the substrate surface of the solar cell 20, the reflection amount of the light is reduced and the absorption efficiency is improved.

그러나 이와 같이 기판 표면이 피라미드 모양으로 형성된 태양전지는 다음과 같은 문제점이 있다.However, a solar cell having a substrate surface formed in a pyramid shape has the following problems.

먼저 태양전지(20)의 기판 표면이 피라미드 모양이나 역 피라미드 모양으로 형성되면, p-n 접합 형성 공정에서 상기 태양전지(20)의 기판 표면에 도펀트(dopant)가 전체적으로 균일하게 도핑되지 못하는 문제가 발생한다. 즉, 피라미드 형상의 꼭지점이나, 모서리부분에서 비 균일적으로 도핑이 형성될 수 있는 것이다.First, when the substrate surface of the solar cell 20 is formed in a pyramid shape or an inverted pyramid shape, a problem arises in that a dopant is not uniformly uniformly doped on the substrate surface of the solar cell 20 in the pn junction formation process. . That is, the doping may be formed non-uniformly at the vertices or corners of the pyramid shape.

또 도핑 공정이 완료되면 반사 방지막을 코팅하는 공정이 실시되는데, 이때 기판 표면에서의 두께가 일정하지 않고, 또 유전율이 전체적으로 동일하지 않은 반사 방지막이 형성될 수 있다.In addition, when the doping process is completed, a process of coating the anti-reflection film is performed, wherein an anti-reflection film may be formed in which the thickness on the surface of the substrate is not constant and the dielectric constant is not the same as a whole.

이러한 문제들은 태양전지의 효율을 직접적으로 저하시키는 결과를 초래하게 된다.These problems result in a direct decrease in the efficiency of the solar cell.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 태양전지의 기판 표면 모양을 다르게 형성하여 태양전지의 효율을 향상시키고자 하는 것이다.Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems, to form a different surface shape of the substrate of the solar cell to improve the efficiency of the solar cell.

본 발명의 다른 목적은 태양전지의 기판에서 상대적으로 보다 많은 광을 흡수할 수 있도록 하는 것이다. Another object of the present invention is to be able to absorb relatively more light in the substrate of the solar cell.

본 발명의 또 다른 목적은 태양전지 기판에서의 결정결함 및 불순물을 최소화하는 것이다.Yet another object of the present invention is to minimize crystal defects and impurities in the solar cell substrate.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 표면처리된 태양전지 기판을 하이드로겐 분위기로 소정 온도에서 열처리 수행하는 하이드로겐 열처리 수행단계; 상기 하이드로겐 열처리된 태양전지 기판에 도펀트로 에미터를 형성하는 도핑막 형성단계; 상기 도핑막 위로 반사방지막을 코팅하는 반사방지막 형성단계를 포함한다. According to a feature of the present invention for achieving the above object, a hydrogen heat treatment step of performing a heat treatment for a surface-treated solar cell substrate at a predetermined temperature in a hydrogen atmosphere; A doping film forming step of forming an emitter with a dopant on the hydrogen-treated solar cell substrate; And forming an anti-reflection film over the doped film.

상기 태양전지 기판에 대해 상기 하이드로겐 열처리시의 온도와 상이한 온도 범위에서 불순물을 상쇄하는 불순물 상쇄단계가 더 포함되어 실행된다.The solar cell substrate may further include an impurity offset step of offsetting impurities at a temperature range different from that of the hydrogen heat treatment.

상기 불순물 상쇄단계는 상기 하이드로겐 열처리가 수행되기 전에 실행될 수 있거나, 상기 하이드로겐 열처리가 수행된 다음에 실행될 수 있다.The impurity offset step may be performed before the hydrogen heat treatment is performed, or may be performed after the hydrogen heat treatment is performed.

상기 하이드로겐 열처리가 수행되면 상기 표면처리된 태양전지 기판 표면에 형성된 피라미드 형상의 꼭지점 및 모서리부분은 라운딩 형태로 형성되고, 상기 도핑막과 반사방지막이 상기 라운딩된 표면을 따라 형성된다.When the hydrogen heat treatment is performed, the vertices and corners of the pyramid shape formed on the surface-treated solar cell substrate are formed in a rounded shape, and the doped film and the anti-reflection film are formed along the rounded surface.

상기 하이드로겐 열처리에 의해 표면처리된 태양전지 기판 표면을 라운딩 형태로 형성시킬 때 상기 태양전지 기판의 불순물을 동시에 제거할 수도 있다.When the surface of the solar cell substrate surface-treated by the hydrogen heat treatment is formed in a rounded form, impurities of the solar cell substrate may be removed at the same time.

상기 하이드로겐 열처리는 800℃ 내지 1100℃에서 수행되고, 상기 불순물 상쇄는 상기 하이드로겐 열처리 온도와 상이한 온도범위 즉 400℃ 내지 800℃ 또는 1100℃ 내지 1250℃에서 수행될 수 있다. 그리고 400℃ 내지 800℃ 에서 불순물 상쇄 공정이 실시될 경우 상기 하이드로겐 열처리가 수행된 이후에 실시하고, 1100℃ 내지 1250℃에서 불순물 상쇄 공정이 실시될 경우 상기 하이드로겐 열처리가 수행되기 이전 또는 이후에 실시할 수 있다.The hydrogen heat treatment may be performed at 800 ° C. to 1100 ° C., and the impurity offset may be performed at a temperature range different from the hydrogen heat treatment temperature, that is, 400 ° C. to 800 ° C. or 1100 ° C. to 1250 ° C. When the impurity offset process is performed at 400 ° C. to 800 ° C., after the hydrogen heat treatment is performed, before or after the hydrogen heat treatment is performed when the impurity offset process is performed at 1100 ° C. to 1250 ° C. It can be carried out.

상기 하이드로겐 열처리시 하이드로겐 분압은 수백미리 토로(torr) 내지 대기압내에서 실시된다. Hydrogen partial pressure during the hydrogen heat treatment is carried out in several hundred mill torr to atmospheric pressure.

상기 반사방지막은 플라즈마 화학 기상 증착 방법, 스퍼터링 방법, 증발(evaporator) 증착 방법 등에 의해 형성된다.The antireflection film is formed by a plasma chemical vapor deposition method, a sputtering method, an evaporator deposition method, or the like.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 표면처리된 태양전지 기판 표면에 대해 하이드로겐 열처리가 수행된 태양전지 기판; 상기 하이드로겐 열처리된 태양전지 기판 표면에 도펀트로 에미터가 형성된 도핑막; 상기 도핑막 위에 형성되는 반사방지막을 포함하는 태양전지가 제공된다.According to another feature of the invention, the solar cell substrate is subjected to the hydrogen heat treatment for the surface-treated solar cell substrate surface; A doped film in which an emitter is formed of a dopant on a surface of the hydrogen-treated solar cell substrate; There is provided a solar cell including an anti-reflection film formed on the doped film.

상기 태양전지는 상기 하이드로겐 열처리 수행 후에 태양전지 기판의 결정 결함 및 불순물을 줄이기 위해 불순물을 상쇄시키는 공정이 실시된 태양전지이다.The solar cell is a solar cell subjected to a process of canceling impurities in order to reduce crystal defects and impurities of the solar cell substrate after the hydrogen heat treatment.

상기 하이드로겐 열처리시의 온도는 800℃ 내지 1100℃이고, 상기 불순물을 상쇄시키는 공정은 상기 하이드로겐 열처리 온도와 다른 온도범위를 갖는바, 상기 불순물을 상쇄시키는 공정시의 온도는 상기 하이드로겐 열처리시의 온도보다 작은 온도 범위인 400℃ 내지 800℃와, 상기 하이드로겐 열처리시의 온도보다 높은 온도 범위인 1100℃ 내지 1250℃로 제공될 수 있다.The temperature during the hydrogen heat treatment is 800 ℃ to 1100 ℃, the step of canceling the impurity has a temperature range different from the hydrogen heat treatment temperature, the temperature during the process of canceling the impurities is the It may be provided in a temperature range of less than the temperature of 400 ℃ to 800 ℃, and a temperature range higher than the temperature of the hydrogen heat treatment 1100 ℃ to 1250 ℃.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 태양전지 및 그 제조방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.According to the solar cell of the present invention having the above-described configuration and a method of manufacturing the same, the following effects are obtained.

우선, 표면처리된 태양전지 기판에 대해 하이드로겐 열처리 공정을 추가 실시하여 태양전지 기판에 형성된 피라미드 모양의 꼭지점 및 모서리 부분을 라운딩 형태로 형상화함으로써, p-n접합 공정에서 도펀트를 기판 표면 전체에 균일하게 도핑할 수 있고, 또 반사방지막의 유전율과 두께를 균일하게 코팅할 수 있어 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.First, the hydrogenated heat treatment process is further performed on the surface-treated solar cell substrate to shape the pyramid-shaped vertices and corners formed in the solar cell substrate in a rounded shape, thereby uniformly doping the dopant throughout the substrate surface in the pn bonding process. In addition, the dielectric constant and thickness of the antireflection film can be uniformly coated to improve the efficiency of the solar cell.

또 상기 피라미드 모양의 꼭지점 및 모서리 부분이 라운딩 처리되기 때문에, 종래 피라미드 형태에 비해 단면적이 증대되어 상대적으로 보다 많이 빛을 흡수할 수 있게 된다.In addition, since the vertices and corners of the pyramid shape are rounded, the cross-sectional area is increased compared to the conventional pyramid shape, so that light can be absorbed relatively more.

또 하이드로겐 열처리 공정에서 불순물 상쇄공정이 실시되기 때문에, 태양전지 기판에서의 결정결함을 감소시킬 수 있고, 이로 인하여 태양전지 기판의 전하수 명(carrier life time)이 향상되어 고효율의 태양전지를 제조할 수 있다. In addition, since the impurity offset process is performed in the hydrogen heat treatment process, crystal defects in the solar cell substrate can be reduced, thereby improving the carrier life time of the solar cell substrate, thereby producing a highly efficient solar cell. can do.

이하, 본 발명에 의한 태양전지 및 그의 제조방법을 첨부된 도면에 도시된 바람직한 실시 예를 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a solar cell and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiment shown in the accompanying drawings.

본 발명의 실시 예에 따른 태양전지는 그 기판 표면이 피라미드 모양으로 표면 처리를 시행하여 빛의 반사량을 최대한 줄일 수 있는 것이 사용된다. 여기서는 이 상태의 태양전지를 '열처리 전의 태양전지'라고 칭하기로 한다. In the solar cell according to the embodiment of the present invention, the surface of the substrate is pyramid-shaped to perform the surface treatment to reduce the amount of light reflection as much as possible. Here, the solar cell in this state will be referred to as "solar cell before heat treatment."

도 3에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 태양전지를 제조하는 과정을 보인 공정도가 도시되어 있다. 3 is a process diagram showing a process of manufacturing a solar cell according to a preferred embodiment of the present invention.

먼저, 도3의 (a)에서와 같이 상기한 '열처리 전의 태양전지'(90)을 하이드로겐 가스 분위기를 가지는 용기 내부에 장착한다. 상기 하이드로겐 가스 분위기를 갖는 용기(이하, '하이드로겐 분위기'라 칭함)는 그 내부가 진공 상태이고 고온에서 열처리 공정을 수행할 수 있는 조건이어야 한다. First, as shown in FIG. 3 (a), the above-described 'solar cell before heat treatment' 90 is mounted inside a container having a hydrogen gas atmosphere. The container having a hydrogen gas atmosphere (hereinafter, referred to as a "hydrogen atmosphere") should be a condition in which the inside thereof is vacuum and a heat treatment process can be performed at a high temperature.

그러한 하이드로겐 분위기에서 상기 '열 처리 전의 태양전지'(90)에 대해 대략 800℃ ~ 1100℃의 고온에서 수분 내지 수십 분 동안 열처리 공정을 수행한다. 그리고 상기 하이드로겐 분위기의 열처리 수행시 하이드로겐 분압은 수백미리 토르(Torr)에서 대기압까지 제공하는 것이 좋다.In such a hydrogen atmosphere, the 'solar cell before heat treatment' 90 is subjected to a heat treatment process for several minutes to several ten minutes at a high temperature of approximately 800 ° C to 1100 ° C. And when performing the heat treatment of the hydrogen atmosphere, the partial pressure of hydrogen may be provided up to several hundred mill Torr (Torr) to atmospheric pressure.

상기 열처리 공정이 수행되는 동안, 표면 에너지가 불안정한 상태를 갖는 '열처리 전의 태양전지'(90)는 실리콘 원자가 이동하게 되어 표면 에너지가 안정화 되게 된다. 그와 같이 되면, '열처리 전의 태양전지'(90)는 피라미드의 꼭지점 부분(A)과, 모서리 부분(B)이 라운딩(A',B') 형상으로 변하게 된다.While the heat treatment process is performed, the 'solar cell before heat treatment' 90 having a surface energy unstable state causes silicon atoms to move to stabilize the surface energy. In such a case, the 'solar cell before heat treatment' 90 has the vertex portion A and the corner portion B of the pyramid into rounded shapes A 'and B'.

상기 라운딩 되는 과정은 도4의 상태도를 참조하여 설명한다. 다만 도4는 피라미드 형태는 아니고 직각 형상을 가지고 있으나 그 원리는 동일한 것임에 유의하도록 한다.The rounding process will be described with reference to the state diagram of FIG. 4. 4 is not a pyramid but has a right-angled shape, but the principle is the same.

도4를 살펴보면, '열처리 전의 태양전지'에 대해 하이드로겐 분위기로 고온에서 열처리가 수행되면, 도4의 (a) 및 (b)와 같이 실리콘 원자(200)가 이동하고, 도4의 (c)와 같이 모서리 부분이 둥글게 라운딩되게 된다. Referring to FIG. 4, when the heat treatment is performed at a high temperature in a hydrogen atmosphere for the 'solar cell before heat treatment', the silicon atoms 200 move as shown in FIGS. 4A and 4B, and FIG. ), The corners will be rounded.

본 실시 예에는 이와 같이 모서리 부분이 라운딩 형상을 갖는 태양전지를 '열처리 후의 태양전지'(100)라고 칭하기로 한다. In the present embodiment, a solar cell having a rounded corner shape as described above will be referred to as a 'solar cell after heat treatment' 100.

다시 도3을 참조하여 계속 설명한다.This will be described again with reference to FIG. 3.

하이드로겐 분위기로 고온 열처리 공정이 완료되면 도3의 (b)와 같이 '열처리후의 태양전지'(100)가 형성된다. When the high temperature heat treatment process is completed in a hydrogen atmosphere, the 'solar cell after heat treatment' 100 is formed as shown in FIG.

그러면 태양전지(100)의 기판 표면(110)에 대해 불순물로 에미터를 형성하는 도핑공정이 실시되는데, 이 도핑공정에 의한 도핑막(120)은 기판 표면(110)의 굴곡을 따라 균일하게 형성이 가능하다. 이 상태가 도3의 (c)에 도시되어 있다. 이때 기판 표면(110)에 대해 전부 에미터를 형성하지 않고 에미터를 일부만 형성하는 선택적 에미터(selective emitter)로 도핑막을 형성할 수도 있다. Then, a doping process is performed to form an emitter with impurities on the substrate surface 110 of the solar cell 100. The doping film 120 formed by the doping process is uniformly formed along the curvature of the substrate surface 110. This is possible. This state is shown in Fig. 3C. In this case, the doped film may be formed of a selective emitter that forms only a part of the emitter instead of forming all of the emitters on the substrate surface 110.

그런 다음, 도3의 (d)와 같이 태양전지(100)에 입사되는 태양광의 반사를 최대한 방지하기 위한 반사방지막(130)이 형성된다. 상기 반사방지막(130)도 상기 기 판 표면(110)의 굴곡, 자세하게는 도핑막(120)의 표면 굴곡을 따라 균일한 두께로 형성할 수 있다. 상기 반사방지막(130)의 두께가 균일하게 형성될 수 있다는 것은 균일한 유전 특성을 제공할 수 있는 것이고, 따라서 태양전지(100)의 전체 면적에서 균일한 빛의 반사감지 효과를 가져온다. 상기 반사 방지막(130)은 플라즈마 화학 기상 증착 방법, 스퍼터링 방법, 증발(evaporator) 증착 방법 등과 같이 다양한 방법을 이용하여 형성할 수 있다.Then, as shown in Figure 3 (d) is formed an anti-reflection film 130 to prevent the reflection of the sunlight incident on the solar cell 100 to the maximum. The anti-reflection film 130 may also be formed to have a uniform thickness along the curvature of the substrate surface 110, in detail, the curvature of the doped film 120. That the thickness of the anti-reflection film 130 can be formed uniformly can provide a uniform dielectric property, thus bringing a uniform reflection detection effect of light in the entire area of the solar cell (100). The anti-reflection film 130 may be formed using various methods such as a plasma chemical vapor deposition method, a sputtering method, an evaporator deposition method, and the like.

한편, 도3의 (b)에 도시된 '열처리후의 태양전지'(100)는 도3의 (a)에 도시된 '열처리전의 태양전지'(90)보다 일정 비율 정도로 단면적이 증대됨을 알 수 있다. 상기 단면적이 증대됨으로써, '열처리후의 태양전지'(100)는 '열처리 전의 태양전지'(90)에 비해 태양광을 상대적으로 더 많이 흡수할 수 있게 되어, 빛 흡수 효율이 향상된다.On the other hand, it can be seen that the 'solar cell after heat treatment' 100 shown in (b) of FIG. 3 has an increased cross-sectional area to a certain ratio than the 'solar cell before heat treatment' 90 of FIG. . As the cross-sectional area is increased, the 'solar cell after heat treatment' 100 can absorb more sunlight than 'solar cell before heat treatment' 90, thereby improving light absorption efficiency.

한편, 상술한 바와 같이 하이드로겐 열처리 공정이 완료된 다음에는 태양전지의 기판 내부의 불순물을 상쇄하는 공정이 시행될 수 있다. Meanwhile, as described above, after the hydrogen heat treatment process is completed, a process of offsetting impurities in the substrate of the solar cell may be performed.

상기 불순물 상쇄 공정은 상기 하이드로겐 열처리 공정시의 온도와 다른 온도 범위에서 태양전지(100)의 기판 표면(110)에 수소(H) 원자를 삽입시켜 불순물을 상쇄시키는 공정으로, 이는 태양전지(100)의 결정 결함을 감소시킬 수 있다.The impurity offset process is a process of offsetting impurities by inserting hydrogen (H) atoms into the substrate surface 110 of the solar cell 100 at a temperature range different from that of the hydrogen heat treatment process, which is a solar cell 100. Can reduce crystal defects.

여기서, 상기 불순물 상쇄시 온도는 400℃ 내지 800℃, 그리고 1100℃ 내지 1250℃와 같이 상기 하이드로겐 열처리 공정때의 온도보다 낮거나 높은 온도로 제공될 수 있고, 이 온도범위에서 불순물 상쇄 공정이 수행된다. In this case, the impurity offset temperature may be provided at a temperature lower or higher than the temperature of the hydrogen heat treatment process such as 400 ° C. to 800 ° C. and 1100 ° C. to 1250 ° C., and the impurity offset process is performed in this temperature range. do.

구체적으로 상기 하이드로겐 열처리는, 800℃ 내지 1100℃에서 수행되는데, 이때 상기 불순물 상쇄 공정이, 상기 하이드로겐 열처리 수행 이후에 실시되는 경우에는 400℃ 내지 800℃ 에서 수행되고, 상기 하이드로겐 열처리 수행 이전 또는 이후에 실시되는 경우에는 1100℃ 내지 1250℃에서 수행되는 것이 바람직하다.Specifically, the hydrogen heat treatment is performed at 800 ° C. to 1100 ° C., wherein the impurity offset process is performed at 400 ° C. to 800 ° C. before the hydrogen heat treatment is performed, and before the hydrogen heat treatment is performed. Or if it is carried out later it is preferably carried out at 1100 ℃ to 1250 ℃.

그리고 상기 불순물 상쇄시의 온도 범위는 불순물 제거가 가장 효율적으로 이루어지는 온도 범위이다. 이 온도 범위는 여러번의 실험에 의해 산출된 값이다. 만약 상기 불순물 상쇄 온도를 벗어난 온도 범위에서 불순물 상쇄 공정이 실시되는 경우, 태양전지(100)의 기판 내부의 불순물이 효과적으로 제거되지 않을 수 있다. 그러나 이러한 온도 범위는 태양전지(100)의 재질 등 여러 특성에 따라 달라질 수 있음에 유의해야한다. In addition, the temperature range at the time of the impurity cancellation is a temperature range in which impurities are most efficiently removed. This temperature range is the value produced by several experiments. If the impurity offset process is performed in a temperature range outside the impurity offset temperature, impurities in the substrate of the solar cell 100 may not be effectively removed. However, it should be noted that such a temperature range may vary depending on various characteristics such as the material of the solar cell 100.

이와 같이 결정 결함이 감소되면 태양전지(100)의 전하 수명(Carrier life-time)이 향상된다. 상기 전하 수명은 반도체 표면을 따라 이동하는 전자가 정공과 재결합되거나 또는 정공이 전자와 재결합되어 소멸되는데 걸리는 시간으로, 반도체의 결정결함, 불순물 농도 등과 밀접한 관계에 있으며, 그 값이 클수록 좋되 통상 3㎲ 이상이면 고효율의 태양전지를 생산할 수 있다.As such, when the crystal defect is reduced, the carrier life-time of the solar cell 100 is improved. The charge life is a time taken for electrons moving along the surface of the semiconductor to recombine with the holes or for the holes to recombine with the electrons and die out. The charge life is closely related to crystal defects and impurity concentrations of the semiconductor. If it is above, a highly efficient solar cell can be produced.

한편, 상기한 불순물 상쇄공정은 하이드로겐 열처리 공정이 수행된 다음에 실시된다라고 설명하고 있으나, 반드시 그러할 필요는 없다. 즉 하이드로겐 열처리 공정이 수행되기 전인 '열처리 전의 태양전지'(90)에 대해 불순물 상쇄공정을 먼저 실시하고, 다음에 하이드로겐 열처리 공정을 수행할 수 있는 것이다. On the other hand, it is described that the impurity offset step is performed after the hydrogen heat treatment step is performed, but it is not necessary to do so. That is, the impurity offset process may be first performed on the 'solar cell before heat treatment' 90 before the hydrogen heat treatment process is performed, and then the hydrogen heat treatment process may be performed.

그리고 본 실시 예에서는 태양전지(100)의 전면에 대해서만 하이드로겐 열처리를 수행하는 것으로 설명하고 있지만, 태양전지(100)의 전면과 후면에 대해 동시 에 하이드로겐 열처리를 수행할 수도 있다. In this embodiment, the hydrogen heat treatment is performed only on the front surface of the solar cell 100, but the hydrogen heat treatment may be simultaneously performed on the front and rear surfaces of the solar cell 100.

또 상기 하이드로겐 열처리에 의해 표면처리된 태양전지 기판 표면을 라운딩 형태로 형성시킬 때 상기 태양전지 기판의 불순물을 동시에 제거할 수도 있다.In addition, when the surface of the solar cell substrate surface-treated by the hydrogen heat treatment is formed in a rounded shape, impurities of the solar cell substrate may be removed at the same time.

도면에는 미도시하고 있지만 하이드로겐 가스 분위기를 갖는 용기 내부에 태양전지 기판을 세로방향으로 고정시킬 수 있는 브라켓을 설치하고, 그 상태에서 앞에서 설명한 하이드로겐 열처리 공정을 수행하게 되면, 전면과 후면에 형성된 피라미드의 꼭지점 부분과 모서리부분을 라운딩 형상으로 형성시킬 수 있다. Although not shown in the drawing, if a bracket for fixing the solar cell substrate in the longitudinal direction is installed in a container having a hydrogen gas atmosphere, and the hydrogen heat treatment process described above is performed in that state, the front and rear surfaces are formed. The vertices and corners of the pyramid can be rounded.

그와 같이 태양전지 기판의 전면과 후면을 하이드로겐 열처리 수행하고, 다음 공정인 도핑공정과 반사방지막 코팅공정을 실시하게 되면, 그 태양전지는 양 면에서 태양광을 흡수할 수 있게 되어, 그 만큼 빛 흡수 효율을 향상시킬 수 있다. 이러한 구조의 태양전지는 양 면에서 빛을 흡수할 수 있는 태양광 시스템에 적용할 수 있다. As such, when the front and rear surfaces of the solar cell substrate are subjected to hydrogen heat treatment, and then the doping process and the anti-reflective coating process are performed, the solar cell can absorb sunlight from both sides. The light absorption efficiency can be improved. This structure of the solar cell can be applied to a solar system that can absorb light from both sides.

이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명의 속하는 기술분야의 통상 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다. Although described with reference to the illustrated embodiment of the present invention as described above, this is merely exemplary, those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications without departing from the spirit and scope of the present invention. It will be apparent that other embodiments may be modified and equivalent. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

도1은 표면처리전 태양전지 기판과, 표면처리된 태양전지 기판 표면의 구조도.1 is a structural diagram of a solar cell substrate and a surface treated solar cell substrate before surface treatment;

도2는 표면처리만 된 상태의 태양전지 기판 표면의 사시도.Figure 2 is a perspective view of the surface of the solar cell substrate only surface treatment.

도3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 태양전지를 제조하는 공정도.Figure 3 is a process diagram for manufacturing a solar cell according to a preferred embodiment of the present invention.

도4는 본 발명의 태양전지 제조공정에서 실리콘 원자의 이동상태를 설명하기 위한 실시 예 상태도.Figure 4 is an exemplary state diagram for explaining the movement state of silicon atoms in the solar cell manufacturing process of the present invention.

Claims (10)

표면처리된 태양전지 기판을 하이드로겐 분위기로 소정 온도에서 열처리 수행하는 하이드로겐 열처리 수행단계; A hydrogen heat treatment step of performing heat treatment on the surface-treated solar cell substrate at a predetermined temperature in a hydrogen atmosphere; 상기 하이드로겐 열처리된 태양전지 기판에 도펀트로 에미터를 형성하는 도핑막 형성단계; 그리고, A doping film forming step of forming an emitter with a dopant on the hydrogen-treated solar cell substrate; And, 상기 도핑막 위로 반사방지막을 코팅하는 반사방지막 형성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.The solar cell manufacturing method comprising the step of forming an anti-reflection coating on the doping film. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 태양전지 기판에 대해 상기 하이드로겐 열처리시의 온도 범위와 상이한 온도 범위에서 기판내부의 결정결함 및 불순물을 상쇄하는 불순물 상쇄단계가 더 포함되어 실행되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.And an impurity canceling step for canceling crystal defects and impurities in the substrate in a temperature range different from that of the hydrogen heat treatment with respect to the solar cell substrate. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 불순물 상쇄단계는 상기 하이드로겐 열처리가 수행된 다음에 실행될 수 있는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.The impurity offset step may be performed after the hydrogen heat treatment is carried out. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 하이드로겐 열처리가 수행되면 상기 표면처리된 태양전지 기판 표면에 형성된 피라미드 형상의 꼭지점 및 모서리부분은 라운딩 형태로 형성되고, When the hydrogen heat treatment is performed, the vertices and corners of the pyramidal shape formed on the surface of the solar cell substrate are formed in a rounded shape. 상기 도핑막과 반사방지막도 상기 라운딩된 표면을 따라 형성되어지는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.The doped film and the anti-reflection film is a solar cell manufacturing method, characterized in that formed along the rounded surface. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 하이드로겐 열처리에 의해 표면처리된 태양전지 기판 표면을 라운딩 형태로 형성시킬 때 상기 태양전지 기판 내부의 불순물을 동시에 제거하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.When the surface of the solar cell substrate surface-treated by the hydrogen heat treatment to form a rounded form, the solar cell manufacturing method characterized in that to remove the impurities in the solar cell substrate at the same time. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 하이드로겐 열처리는, 800℃ 내지 1100℃에서 수행되고,The hydrogen heat treatment is carried out at 800 ℃ to 1100 ℃, 상기 불순물 상쇄 공정이, 상기 하이드로겐 열처리 수행 이후에 실시되는 경우에는 400℃ 내지 800℃ 에서 수행되고, 상기 하이드로겐 열처리 수행 이전 또는 이후에 실시되는 경우에는 1100℃ 내지 1250℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법. When the impurity offset process is carried out after the hydrogen heat treatment, it is carried out at 400 ℃ to 800 ℃, if the hydrogen heat treatment is carried out before or after is characterized in that it is carried out at 1100 ℃ to 1250 ℃ Solar cell manufacturing method. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 하이드로겐 열처리시 하이드로겐 분압은 수백미리 토로(torr) 내지 대기압내에서 실시되는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.Hydrogen partial pressure during the hydrogen heat treatment is characterized in that the solar cell manufacturing method characterized in that carried out within several hundred mill torr (torr) to atmospheric pressure. 표면처리된 태양전지의 기판 표면에 대해 하이드로겐 열처리가 수행되는 태양전지 기판; A solar cell substrate on which a hydrogen heat treatment is performed on the surface of the substrate of the surface treated solar cell; 상기 하이드로겐 열처리된 태양전지의 기판 표면에 도펀트로 에미터가 형성되는 도핑막; 그리고, A doped film in which an emitter is formed of a dopant on a substrate surface of the hydrogen heat-treated solar cell; And, 상기 도핑막 위로 형성되는 반사방지막을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지.A solar cell comprising an anti-reflection film formed over the doped film. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 태양전지는 상기 하이드로겐 열처리 수행 전 또는 수행 후에 태양전지 기판의 결정 결함을 줄이기 위해 불순물을 상쇄시키는 공정이 실시되어 구성된 것을 특징으로 하는 태양전지.The solar cell is a solar cell, characterized in that configured to perform a process to cancel impurities to reduce the crystal defects of the solar cell substrate before or after the hydrogen heat treatment. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 하이드로겐 열처리시의 온도는 800℃ 내지 1100℃이고, The temperature during the hydrogen heat treatment is 800 ℃ to 1100 ℃, 상기 불순물을 상쇄시키는 공정시의 온도 범위는 상기 하이드로겐 열처리시의 온도보다 작은 온도 범위인 400℃ 내지 800℃와, 상기 하이드로겐 열처리시의 온도보다 높은 온도 범위인 1100℃ 내지 1250℃ 임을 특징으로 하는 태양전지.The temperature range during the process of canceling the impurities is characterized in that the temperature range of 400 ℃ to 800 ℃ which is smaller than the temperature of the hydrogen heat treatment, and 1100 ℃ to 1250 ℃ temperature range higher than the temperature of the hydrogen heat treatment Solar cell.
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WO2011129503A1 (en) * 2010-04-14 2011-10-20 Lg Electronics Inc. Solar cell and method for manufacturing the same

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