KR20100090174A - 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법 및 이를 위한 확산 장치 - Google Patents

태양전지의 선택적 에미터 형성 방법 및 이를 위한 확산 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법 및 이를 위한 확산 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법은 실리콘 기판을 에칭하여 실리콘 기판의 표면을 조직화하는 단계; 실리콘 기판의 표면에 불순물 용액을 코팅하는 단계; 불순물 용액이 코팅된 실리콘 기판의 표면 전체에 제1 열에너지를 주입하는 단계; 및 실리콘 기판의 표면 전체에 제1 열에너지가 주입되는 동안, 불순물 용액이 코팅된 실리콘 기판의 표면 중 일부 영역에 레이저(laser) 광을 조사함으로써 제2 열에너지를 주입하는 단계를 포함한다. 제2 열에너지에 의한 온도는 제1 열에너지와 레이저 광에 의한 온도이고, 제1 열에너지에 의해, 불순물 이온이 실리콘 기판 내부에 확산되어 에미터 층을 형성하고, 제2 열에너지에 의해, 불순물 이온이 에미터층의 일부 영역 내에 더 확산되어 선택적 에미터층을 형성한다. 본 발명에 따르면, 대량 생산시 높은 생산성과 태양전지의 높은 광전변환 효율이 얻어질 수 있다.
태양전지, 에미터층, 실리콘, 확산

Description

태양전지의 선택적 에미터 형성 방법 및 이를 위한 확산 장치{Method for forming selective emitter of solar cell and diffusion apparatus for forming the selective emitter}
본 발명은 태양전지의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법 및 이를 위한 확산 장치에 관한 것이다.
최근, 환경오염 문제가 심각해짐에 따라 환경오염을 줄일 수 있는 신재생 에너지에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 신재생 에너지 중에서, 특히, 태양 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생산할 수 있는 태양전지에 대한 관심이 집중되고 있다. 하지만, 태양전지가 실제 산업에 적용되기 위해서는, 태양전지의 광전변환 효율이 높아야 하고, 그 제조 가격이 낮아야 한다.
광전변환 효율의 측면에서 살펴보면 실리콘 태양전지가 가지는 이론적 한계 효율이 그다지 높지 않기 때문에 실제 태양전지의 광전변환 효율을 높이는데 제한이 있지만, 현재 세계적인 연구 그룹에 의해서 실리콘 태양전지가 24% 이상의 광전변환 효율을 가지는 것으로 보고되고 있다.
하지만, 태양전지를 대량 생산할 경우, 태양전지의 평균 광전변환 효율은 실 제로 17%를 넘기 어려운 실정이다. 따라서 연간 30MW 이상 규모의 자동화 대량 생산공정 라인에서 적용 가능한 고효율 생산 방식이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 불순물 확산을 위한 열처리 공정 시, 라디에이션(radiation) 방식의 비접촉 히터를 이용하여 기판의 전체에 제1 열에너지를 주입하면서, 레이저를 이용하여 기판의 선택적 에미터 형성을 위한 일부 영역 또는 복수의 설정된 영역에 제2 열에너지를 주입함으로써, 대량 생산시에도 태양전지의 광전변환 효율을 높일 수 있는 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 불순물 확산을 위한 열처리 공정 시, 라디에이션 방식의 비접촉 히터를 이용하여 기판의 전체에 제1 열에너지를 주입하면서, 레이저를 이용하여 기판의 선택적 에미터 형성을 위한 일부 영역 또는 복수의 설정된 영역에 제2 열에너지를 주입함으로써, 대량 생산시에도 태양전지의 광전변환 효율을 높일 수 있는 태양전지의 선택적 에미터 형성을 위한 확산 장치를 제공하는 데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법은, 실리콘 기판을 에칭하여 실리콘 기판의 표면을 조직화하는 단계; 실리콘 기판의 표면에 불순물 용액을 코팅하는 단계; 불순물 용액이 코팅된 실리콘 기판의 표면 전체에 제1 열에너지를 주입하는 단계; 및 실리콘 기판의 표면 전체에 제1 열에너지가 주입되는 동안, 불순물 용액이 코팅된 실리콘 기판의 표면 중 일부 영역에 레이저(laser) 광을 조사함으로써 제2 열에너지를 주입하는 단계를 포함한다.
제2 열에너지에 의한 온도는 제1 열에너지와 레이저 광에 의한 온도이고, 제1 열에너지에 의해, 불순물 이온이 실리콘 기판 내부에 확산되어 에미터 층을 형성하고, 제2 열에너지에 의해, 불순물 이온이 에미터층의 일부 영역 내에 더 확산되어 선택적 에미터층을 형성한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법은, 실리콘 기판을 에칭하여 실리콘 기판의 표면을 조직화하는 단계; 실리콘 기판의 표면에 불순물 용액을 제1 코팅하는 단계; 불순물 용액이 제1 코팅된, 실리콘 기판의 표면 중 일부 영역에 불순물 용액을 제2 코팅하는 단계; 실리콘 기판의 표면 전체에 제1 열에너지를 주입하는 단계; 및 실리콘 기판의 표면 전체에 제1 열에너지가 주입되는 동안, 불순물 용액이 제2 코팅된 실리콘 기판의 표면에 레이저(laser) 광을 조사함으로써 제2 열에너지를 주입하는 단계를 포함한다.
제2 열에너지에 의한 온도는 제1 열에너지와 레이저 광에 의한 온도이고, 제1 열에너지에 의해, 불순물 이온이 실리콘 기판 내부에 확산되어 에미터 층을 형성하고, 제2 열에너지에 의해, 불순물 이온이 에미터층의 일부 영역 내에 더 확산되어 선택적 에미터층을 형성한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일면에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법은, 실리콘 기판을 에칭하여 실리콘 기판의 표면을 조직화하는 단계; 실리콘 기판의 표면에 불순물 용액을 코팅하는 단계; 불순물 용액이 코팅된 실리콘 기판의 표면 전체에 제1 열에너지를 주입하는 단계; 및 실리콘 기판의 표면 전체에 제1 열에너지가 주입되는 동안, 불순물 용액이 코팅된 실리콘 기판의 표면 중 복수의 설정된 영역에 레이저(laser) 광을 조사함으로써 제2 열에너지를 주입하는 단계를 포함한다.
제2 열에너지에 의한 온도는 제1 열에너지와 레이저 광에 의한 온도이고, 제1 열에너지에 의해, 불순물 이온이 실리콘 기판 내부에 확산되어 에미터 층을 형성하고, 제2 열에너지에 의해, 불순물 이온이 에미터층의 일부 영역 내에 더 확산되어 선택적 에미터층을 형성한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 더욱 또 다른 일면에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법은, 실리콘 기판을 에칭하여 실리콘 기판의 표면을 조직화하는 단계; 실리콘 기판의 표면에 불순물 용액을 제1 코팅하는 단계; 불순물 용액이 제1 코팅된, 실리콘 기판의 표면 중 복수의 설정된 영역에 불순물 용액을 제2 코팅하는 단계; 실리콘 기판의 표면 전체에 제1 열에너지를 주입하는 단계; 및 실리콘 기판의 표면 전체에 제1 열에너지가 주입되는 동안, 불순물 용액이 제2 코팅된 실리콘 기판의 표면에 레이저(laser) 광을 조사함으로써 제2 열에너지를 주입하는 단계를 포함한다.
제2 열에너지에 의한 온도는 제1 열에너지와 레이저 광에 의한 온도이고, 제1 열에너지에 의해, 불순물 이온이 실리콘 기판 내부에 확산되어 에미터 층을 형성하고, 제2 열에너지에 의해, 불순물 이온이 에미터층의 일부 영역 내에 더 확산되 어 선택적 에미터층을 형성한다.
상기한 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성을 위한 확산 장치는, 확산 챔버, 이송 벨트, 회전 롤러, 히터, 및 레이저 발생기를 포함한다. 확산 챔버는 일측에 입구가 형성되고, 다른 일측에 출구가 형성된다. 이송 벨트는 에칭 공정에 의해 조직화된 표면상에 불순물 용액이 코팅된 실리콘 기판이 탑재된다. 회전 롤러는 이송 벨트에 탑재된 실리콘 기판이 확산 챔버의 입구에서 출구까지 설정된 속도로 이송되도록, 이송 벨트를 이동시킨다.
히터는 확산 챔버 내부에서 이송 벨트로부터 설정된 간격을 두고 이송 벨트를 둘러싸도록 설치되고, 확산 챔버 내부에 이송되는 실리콘 기판의 표면 전체에 제1 열에너지를 주입한다. 레이저 발생기는 확산 챔버 내부에서 히터의 일측을 관통하여, 이송 벨트와 마주보도록 설치된 복수의 튜브(tube)를 통하여, 실리콘 기판의 표면 중 일부 영역에 레이저 광을 조사한다.
제1 열에너지에 의해, 불순물 이온이 실리콘 기판 내부에 확산되어 에미터(emitter) 층을 형성하고, 제2 열에너지에 의해, 불순물 이온이 에미터층의 일부 영역 내에 더 확산되어 선택적 에미터층을 형성한다. 제2 열에너지에 의한 온도는 제1 열에너지와 레이저 광에 의한 온도이다.
상술한 것과 같이, 본 발명에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법 및 이를 위한 확산 장치는 불순물 확산을 위한 열처리 공정 시, 라디에이션 방식의 비 접촉 히터를 이용하여 기판의 전체에 제1 열에너지를 주입하면서, 레이저를 이용하여 기판의 선택적 에미터 형성을 위한 일부 영역에 제2 열에너지를 주입하므로, 태양전지의 높은 광전변환 효율이 얻어질 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법 및 이를 위한 확산 장치가 대량 생산이 가능한 인라인 형태의 자동화 생산 장비에 적용될 수 있으므로, 대량 생산시 높은 생산성이 실현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정을 나타내는 흐름도이다. 또한, 도 2a 내지 도 2e는 도 1에 도시된 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정을 설명하기 위한 기판의 단면도이다.
먼저, 실리콘 기판(111)을 에칭(etching)하여, 실리콘 기판(111)의 표면을 조직화한다(단계 1001). 단계 1001에서, 건식 또는 습식 에칭에 의해 실리콘 기판(110)의 표면에 요철이 형성된다. 도 2a에 상세하게 도시되지 않았지만, 실리콘 기판(111)의 표면에는 아주 미세한 요철이 형성되어 있다. 여기에서, 실리콘 기판(111)은 붕소(B) 이온이 도핑된 p형 기판일 수 있다.
이 후, 실리콘 기판(111)의 조직화된 표면상에 불순물 용액(112)을 스프레이(spray) 하여, 도 2b에 도시된 것과 같이, 실리콘 기판(111)의 표면에 불순물 용액(112)을 코팅한다(단계 1002). 이때, 불순물 용액(112)은 인(P) 성분을 포함하는 용액일 수 있다. 또, 불순물 용액(112)은 POCl3(phosphorus oxychloride)를 포함할 수 있다.
다음으로, 도 2c에 도시된 것과 같이, 불순물 용액(112)이 코팅된 실리콘 기판(111)의 표면 전체에 제1 열에너지(E1)를 주입한다(단계 1003). 단계 1003은 확산 장치(200, 도 5 참고)의 라디에이션(radiation) 방식의 비접촉 히터(240)에 의해 실행될 수 있다. 제1 열에너지에 의한 온도의 범위는 830∼900℃로 설정될 수 있다. 단계 1003의 실행 결과, 제1 열에너지(E1)에 의해, 불순물 이온이 실리콘 기판(111) 내부에 확산되어, 도 2d에 도시된 것과 같이, 에미터층(113)이 형성된다. 에미터층(113)은 인(P) 이온이 도핑된 n층에 해당한다.
단계 1003가 실행되는 동안, 즉, 실리콘 기판(111)의 표면 전체에 제1 열에너지(E1)가 주입되는 동안, 불순물 용액(112)이 코팅된 실리콘 기판(111)의 표면 중 일부 영역에 레이저(laser) 광(L)을 조사함으로써 제2 열에너지(E2)를 주입한다(단계 1004). 단계 1004는, 확산 장치(200)의 라디에이션 방식의 비접촉 히터(240) 및 레이저 발생기(250)에 의해 실행될 수 있다. 제2 열에너지에 의한 온도의 범위는 830∼1,070℃로 설정될 수 있다. 제2 열에너지(E2)에 의한 온도는 제1 열에너지(E1)와 레이저 광에 의한 온도이다.
단계 1004의 실행 결과, 제2 열에너지(E2)에 의해, 불순물 이온이 에미터층(113)의 일부 영역 내에 더 확산되어, 도 2d에 도시된 것과 같이, 선택적 에미터층(114)이 형성된다. 선택적 에미터층(114)은 에미터층(113)보다 인(P) 이온이 더 도핑된 n+층에 해당한다. 선택적 에미터층이 형성된 영역 중 일부분은 금속 전극(117, 도 4 참고)이 증착되는 영역에 해당한다.
여기에서, 제1 열에너지(E1)에 의한 온도보다 더 높은 온도의 제2 열에너지(E2)가 실리콘 기판(110)에 주입될 때, 불순물 이온이 더 잘 확산되는 원리를 좀 더 설명하면 다음과 같다.
고체 내에서 원자의 확산은 원자의 농도가 불균일할 때, 열 운동에 의해 고체 전체를 통해 원자의 농도가 균일해질 때까지 고농도 영역에서 저농도 영역으로 일어난다. 확산량이 농도구배(concentration gradient)에 비례한다는 피크(Fick)의 제1 법칙에 따른 확산 현상의 기본이 되는 수식은 아래와 같다.
Figure 112009011563559-PAT00001
[수학식 1]에서, J는 확산량(즉, 단위면적을 지나는 확산 물질의 양)을 나타내고, D는 확산계수이다. 또한, C는 확산물질의 농도를 나타내고, x는 Y축에서의 확산 물질의 이동 거리를 나타낸다.
이때, 확산계수는 온도가 증가함에 따라 급격하게 증가하고, 이를 함수로 나타내면 아래의 수식과 같다.
Figure 112009011563559-PAT00002
[수학식 2]에서, D0는 온도에 민감하지 않은 상수이고, k는 볼츠만(Boltzmann) 상수이고, T는 온도이다. Q는 활성화 에너지(activation energy)로서 불리며, 물질에 따라 약 2∼5eV의 값을 가진다. [수학식 2]에 기초한 온도에 따른 확산 계수의 변화를 나타내는 그래프가 도 9a 및 도 9b에 도시된다. 예를 들어, Q = 2eV이고, D0 = 8 × 10-5 ㎡/sec인 경우, 300°K에서, D ≒ 10-38㎡/sec이지만, T = 1500°K에서, D = 10-11㎡/sec으로 급격히 증가한다.
따라서 도 9a에 도시된 것과 같이, 실리콘 기판의 두 지점에 온도가 다른 두 개의 에너지 E1과 E2를 각각 주입했다고 가정하면, 두 지역에 대한 확산계수가 D1과 D2로서 서로 다르기 때문에(즉, 온도가 높아질수록 확산계수가 증가하기 때문에), 불순물의 도달 정도가 달라지게 되어 도 2d에 도시된 것과 같이 에미터층(113)과 선택적 에미터층(114)으로 구분이 이루어진다.
도 9a에 도시된 그래프는, 도 9b에 도시된 것과 같이, 로그(log) 함수와 온도의 역수의 관계를 나타내는 그래프로 다시 나타낼 수 있다. 도 9b에 도시된 그래프에 대응하게 [수학식 2]를 로그 함수로 나타내면 아래의 수식과 같다.
Figure 112009011563559-PAT00003
한편, 단계 1003 및 단계 1004에서, 에미터층(113)과 선택적 에미터층(114)이 형성된 실리콘 기판(111)의 표면에는 PSG(phosphorus silicate glass)(115) 층이 더 형성될 수 있다. 따라서, 단계 1004 이 후, 에미터층(113) 및 선택적 에미터층(114)을 포함하는 실리콘 기판(111)의 표면에 형성된 PSG 층(115)을 제거한다(단계 1005). 단계 1005에서, 5%의 NF 용액에 실리콘 기판(111)을 담가 PSG 층(115)을 제거할 수 있다. 이 후, 실리콘 기판(111)은 탈이온수로 세척된다. 결과적으로, 도 2e에 도시된 것과 같이, 에미터층(113) 및 선택적 에미터층(114)을 포함하는 실리콘 기판(111)이 얻어진다.
상술한 것과 같이, 본 발명에 따른 선택적 에미터 형성 과정에 따르면, 태양전지의 높은 생산성과, 18% 이상의 높은 광전 변환 효율이 얻어질 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 선택적 에미터 형성 방법은 대량생산이 가능한 인라인 형태의 자동화 생산장비에 접목이 가능하다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정에 따라 형성된 선택적 에미터층을 포함하는 태양전지의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 2e에 도시된 실리콘 기판(111)의 상부 면에 반사 방지막(116)이 형성된다. 반사 방지막(116)은 태양광의 반사를 줄이고 태양광의 흡수율을 높이는 기능을 한다.
이 후, 선택적 에미터 층(113) 상부의 반사 방지막(116) 위에 인쇄기에 의해 Ag(-) 재질의 금속 전극(117)이 인쇄되고, 건조 및 소성 공정이 실행된다. 이와 유사하게, 실리콘 기판(111)의 저면에도, 인쇄기에 의해 버스바용 AgAl 재질의 금속 전극(118)이 인쇄되고, 건조 및 소성 공정이 실행된다. 또한, 인쇄기에 의해 Al(+) 재질의 금속 전극(119)이 인쇄되고, 건조 및 소성 공정이 실행된다.
건조 및 소성 공정에 의해, 도 3에 도시된 것과 같이, 상부의 반사 방지막(116)을 뚫고 확산된 금속 전극(117)이 선택적 에미터층(114)에 오믹(ohmic) 접촉을 이루고, 후면의 금속 전극(118)이 실리콘 기판(111)에 오믹 접촉을 이루게 된다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정에 따라 형성된 선택적 에미터층을 포함하는 태양전지의 일례를 나타내는 평면도이다. 반사 방지막(116)을 뚫고 확산되어, 선택적 에미터층에 오믹 접촉된 금속 전극(117)이 형성되어 있다. 또, 금속 전극(117)의 양측에 핑거(finger) 전극들(121)이 형성되어 있다. 금속 전극(117)의 하부에는 선택적 에미터층(114)이 형성되어 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성을 위한 확산 장치의 종단면도이다. 확산 장치(200)는 확산 챔버(chamber)(210), 이송 벨트(belt)(220), 회전 롤러(roller)(230), 히터(heater)(240), 레이저 발생기(250), 및 배기 펌프(pump)(260)를 포함한다. 확산 챔버(210)의 일측에는 입구(211)가 형성되고, 확산 챔버(210)의 다른 일측에는 출구(212)가 형성된다.
이송 벨트(220)는 에칭 공정에 의해 조직화된 표면상에 불순물 용액(220)이 스프레이 된 실리콘 기판(100)이 탑재된다. 이송 벨트(220)에는 설정된 간격을 두고, 복수의 실리콘 기판(100)이 탑재될 수 있다. 이송 벨트(220)는 금속망으로 형성될 수 있다.
회전 롤러(230)는 이송 벨트(220)에 탑재된 실리콘 기판(100)이 확산 챔버(210)의 입구(211)에서 출구(212)까지 설정된 속도로 이송되도록, 이송 벨트(220)를 이동시킨다.
히터(240)는 확산 챔버(210) 내부에서, 도 6에 도시된 것과 같이, 이송 벨트(220)로부터 설정된 간격을 두고 이송 벨트(220)를 둘러싸도록 설치된다. 도 6은 도 5에 도시된 확산 장치를 점선 "A"를 따라 절단한 횡단면도이다. 히터(240)는 확산 챔버(210) 내부에 이송되는 실리콘 기판(100)의 표면 전체에 제1 열에너지(E1)를 주입한다. 히터(240)는 라디에이션(radiation) 방식의 비접촉 히터를 포함할 수 있다. 제1 열에너지(E1)에 의해, 불순물 이온이 실리콘 기판(100) 내부에 확산되어 에미터(emitter) 층이 형성된다.
레이저 발생기(250)는 복수의 튜브(tube)(251)를 통하여, 실리콘 기판(100)의 표면 중 일부 영역에 레이저 광(L)을 조사한다. 그 결과, 히터(240)에 의한 제1 열에너지(E1)와 레이저 광(L)에 의해, 제2 열에너지(E2)가 실리콘 기판(100)의 표면 중 일부 영역에 주입된다. 레이저 광(L)은 도 7에 도시된 것과 같이, 실리콘 기판(100)에서 금속 전극이 형성될 영역에 조사된다. 도 7은 도 6에 도시된 확산 장치를 점선 "B"를 따라 절단한 후 이송 벨트 위에서 내려다 본 확산 장치의 일례를 나타내는 평면도이다. 제2 열에너지(E2)에 의해, 불순물 이온이 에미터층의 일부 영역 내에 더 확산되어 선택적 에미터층이 형성된다.
도 7에서는 이송 벨트(220)상에 단일 라인(line)으로 실리콘 기판(100)이 탑재된 경우가 일례로서 도시되었지만, 도 8에 도시된 것과 같이, 이송 벨트(220) 위에 복수의 라인으로 실리콘 기판(100)이 탑재될 수도 있다. 도 8은 도 6에 도시된 확산 장치를 점선 "B"를 따라 절단한 후 이송 벨트 위에서 내려다 본 확산 장치의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
한편, 복수의 튜브(251)는 도 6에 도시된 것과 같이, 확산 챔버(210) 내부에서 히터(240)의 일측을 관통하여, 복수의 튜브(251) 각각의 일단부가 이송 벨트(220)와 마주보도록 설치된다. 배기 펌프(260)는 히터(240)의 다른 일측을 관통하고 확산 챔버(210)의 외부로 연장되어 설치된 배기관(261)을 통하여, 확산 챔버(210) 내부의 과열된 공기를 외부로 배출시킨다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정을 나타내는 흐름도이다. 도 11a 내지 도 11d는 도 10에 도시된 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정을 설명하기 위한 기판의 단면도이다.
먼저, 실리콘 기판(111)을 에칭(etching)하여, 실리콘 기판(111)의 표면을 조직화한다(단계 1101). 단계 1101에서의 실리콘 기판(111)의 처리 과정은 도 1을 참고하여 상술한 단계 1001와 동일하다.
이 후, 실리콘 기판(111)의 조직화된 표면상에 불순물 용액(112)을 스프레이(spray) 하여, 도 2b에 도시된 것과 같이, 실리콘 기판(111)의 표면에 불순물 용액(112)을 제1 코팅한다(단계 1102). 단계 1102에서의 실리콘 기판(111)의 처리 과 정은 상술한 단계 1002와 동일하다.
도 11a에 도시된 것과 같이, 불순물 용액(112)이 제1 코팅된 실리콘 기판(111)의 표면 중 일부 영역에 불순물 용액(112')을 제2 코팅한다(단계 1103). 이때, 코팅 장치(280)에 의해, 불순물 용액(112')이 실리콘 기판(111) 상에 제2 코팅된다. 코팅 장치(280)의 하부에서, 도 11b에 도시된 것과 같이, 불순물 용액(112)이 코팅된 실리콘 기판(111)을 이동시키면, 영역(101)에만 불순물 용액(112')이 코팅된다. 도 11c는 도 11b에 도시된 실리콘 기판(111)을 점선 C를 따라 절단한 단면도이다.
다음으로, 도 11d에 도시된 것과 같이, 불순물 용액(112, 112')이 코팅된 실리콘 기판(111)의 표면 전체에 제1 열에너지(E1)를 주입한다(단계 1104). 단계 1104에서의 실리콘 기판(111)의 처리 과정은 도 1을 참고하여 상술한 단계 1003과 동일하다. 단계 1104의 실행 결과, 제1 열에너지(E1)에 의해, 불순물 이온이 실리콘 기판(111) 내부에 확산되어, 도 2d에 도시된 것과 같이, 에미터층(113)이 형성된다. 에미터층(113)은 인(P) 이온이 도핑된 n층에 해당한다.
단계 1104가 실행되는 동안, 즉, 실리콘 기판(111)의 표면 전체에 제1 열에너지(E1)가 주입되는 동안, 도 11d에 도시된 것과 같이, 불순물 용액(112')이 제2 코팅된 실리콘 기판(111)의 표면에 레이저(laser) 광(L)을 조사함으로써 제2 열에너지(E2)를 주입한다(단계 1105). 단계 1105에서의 실리콘 기판(111)의 처리 과정은 도 1을 참고하여 상술한 단계 1004와 동일하다. 제2 열에너지에 의한 온도의 범위는 830∼1,070℃로 설정될 수 있다. 제2 열에너지(E2)에 의한 온도는 제1 열에너 지(E1)와 레이저 광에 의한 온도이다.
단계 1105의 실행 결과, 제2 열에너지(E2)에 의해, 불순물 이온이 에미터층(113)의 일부 영역 내에 더 확산되어, 도 2d에 도시된 것과 같이, 선택적 에미터층(114)이 형성된다. 선택적 에미터층(114)은 에미터층(113)보다 인(P) 이온이 더 도핑된 n+층에 해당한다. 선택적 에미터층이 형성된 영역 중 일부분은 금속 전극(117, 도 4 참고)이 증착되는 영역에 해당한다.
한편, 단계 1104 및 단계 1105에서, 에미터층(113)과 선택적 에미터층(114)이 형성된 실리콘 기판(111)의 표면에는 PSG(phosphorus silicate glass)(115) 층이 더 형성될 수 있다. 따라서, 단계 1105 이 후, 에미터층(113) 및 선택적 에미터층(114)을 포함하는 실리콘 기판(111)의 표면에 형성된 PSG 층(115)을 제거한다(단계 1106). 단계 1106에서의 실리콘 기판(111)의 처리 과정은 상술한 단계 1005와 동일하다. 결과적으로, 도 2e에 도시된 것과 같이, 에미터층(113) 및 선택적 에미터층(114)을 포함하는 실리콘 기판(111)이 얻어진다.
상술한 것과 같이, 단계 1102 및 단계 1103에서, 선택적 에미터층(114)이 형성될 영역에 불순물 용액(112)이 두 번 코팅되므로, 실리콘 기판(111)에 제2 열에너지(E2)가 주입될 때, 양질의 선택적 에미터층(114)이 형성될 수 있다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정을 나타내는 흐름도이다. 도 13a 내지 도 13f는 도 12에 도시된 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정을 설명하기 위한 기판의 단면도이다.
먼저, 실리콘 기판(311)을 에칭(etching)하여, 실리콘 기판(311)의 표면을 조직화한다(단계 1201). 단계 1201에서의 실리콘 기판(111)의 처리 과정은 도 1을 참고하여 상술한 단계 1001와 동일하다.
이 후, 실리콘 기판(311)의 조직화된 표면상에 불순물 용액(312)을 스프레이(spray) 하여, 도 13a 및 도 13b에 도시된 것과 같이, 실리콘 기판(311)의 표면에 불순물 용액(312)을 코팅한다(단계 1202). 단계 1202에서의 실리콘 기판(311)의 처리 과정은 상술한 단계 1002와 동일하다.
다음으로, 도 13c에 도시된 것과 같이, 불순물 용액(312)이 코팅된 실리콘 기판(311)의 표면 전체에 제1 열에너지(E1)를 주입한다(단계 1203). 단계 1203은 확산 장치(200, 도 5 참고)의 라디에이션(radiation) 방식의 비접촉 히터(240)에 의해 실행될 수 있다. 제1 열에너지에 의한 온도의 범위는 830∼900℃로 설정될 수 있다. 단계 1203의 실행 결과, 제1 열에너지(E1)에 의해, 불순물 이온이 실리콘 기판(311) 내부에 확산되어, 도 13e에 도시된 것과 같이, 에미터층(313)이 형성된다. 에미터층(313)은 인(P) 이온이 도핑된 n층에 해당한다.
단계 1203이 실행되는 동안, 즉, 실리콘 기판(311)의 표면 전체에 제1 열에너지(E1)가 주입되는 동안, 도 13c에 도시된 것과 같이, 불순물 용액(312)이 코팅된 실리콘 기판(311)의 표면 중 복수의 설정된 영역(301∼303, 도 13d 참고)에 레이저(laser) 광(L)을 조사함으로써 제2 열에너지(E2)를 주입한다(단계 1204). 단계 1204는, 확산 장치(200)의 라디에이션 방식의 비접촉 히터(240) 및 레이저 발생기(250)에 의해 실행될 수 있다. 제2 열에너지에 의한 온도의 범위는 830∼1,070℃로 설정될 수 있다. 제2 열에너지(E2)에 의한 온도는 제1 열에너지(E1)와 레이저 광에 의한 온도이다.
단계 1204에서, 도 16에 도시된 것과 같이, 복수 라인의 레이저 광(L)이, 실리콘 기판(311) 표면의 복수의 설정된 영역(301∼303)에 각각 조사될 수 있다. 단계 1204에서 사용되는 레이저 발생기(250)는 도 17에 도시된 것과 같이, 복수 라인의 튜브(251)를 포함할 수 있다. 도 16에서는 이송 벨트(220)상에 단일 라인(line)으로 실리콘 기판(311)이 탑재된 경우가 일례로서 도시되었지만, 도 18에 도시된 것과 같이, 이송 벨트(220) 위에 복수의 라인으로 실리콘 기판(311)이 탑재될 수도 있다. 도 18은 도 6에 도시된 확산 장치를 점선 "B"를 따라 절단한 후 이송 벨트 위에서 내려다 본 확산 장치의 더욱 또 다른 예를 나타내는 평면도이다.
단계 1204의 실행 결과, 제2 열에너지(E2)에 의해, 불순물 이온이 에미터층(313)의 일부 영역 내에 더 확산되어, 도 13e에 도시된 것과 같이, 선택적 에미터층(314)이 형성된다. 선택적 에미터층(314)은 에미터층(313)보다 인(P) 이온이 더 도핑된 n+층에 해당한다. 선택적 에미터층(314)이 형성된 영역 중, 적어도 하나의 영역은 금속 전극(317, 도 14 참고)이 형성되지 않는 영역에 해당하고, 나머지 영역은 금속 전극(317)이 형성되는 영역에 해당된다.
한편, 단계 1203 및 단계 1204에서, 에미터층(313)과 선택적 에미터층(314)이 형성된 실리콘 기판(311)의 표면에는 PSG(phosphorus silicate glass)(315) 층이 더 형성될 수 있다. 따라서, 단계 1204 이 후, 에미터층(313) 및 선택적 에미터층(314)을 포함하는 실리콘 기판(311)의 표면에 형성된 PSG 층(315)을 제거한다(단계 1205). 단계 1205에서의 실리콘 기판(311)의 처리 과정은 상술한 단계 1005와 동일하다. 결과적으로, 도 13f에 도시된 것과 같이, 에미터층(313) 및 선택적 에미터층(314)을 포함하는 실리콘 기판(311)이 얻어진다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정에 따라 형성된 선택적 에미터층을 포함하는 태양전지의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 13f에 도시된 실리콘 기판(311)의 상부 면에 반사 방지막(316)이 형성된다. 반사 방지막(316)은 태양광의 반사를 줄이고 태양광의 흡수율을 높이는 기능을 한다.
이 후, 실리콘 기판(311)의 중앙에 형성된 선택적 에미터 층(314)의 양쪽에 설정된 거리를 두고 형성된 선택적 에미터 층(314) 상부의 반사 방지막(316) 위에 인쇄기에 의해 Ag(-) 재질의 금속 전극(317)이 인쇄되고, 건조 및 소성 공정이 실행된다. 이와 유사하게, 실리콘 기판(311)의 저면에도, 인쇄기에 의해 버스바용 AgAl 재질의 금속 전극(318)이 인쇄되고, 건조 및 소성 공정이 실행된다. 또한, 인쇄기에 의해 Al(+) 재질의 금속 전극(319)이 인쇄되고, 건조 및 소성 공정이 실행된다.
건조 및 소성 공정에 의해, 도 14에 도시된 것과 같이, 상부의 반사 방지막(316)을 뚫고 확산된 금속 전극(317)이 선택적 에미터층(314)에 오믹(ohmic) 접촉을 이루고, 후면의 금속 전극(318)이 실리콘 기판(311)에 오믹 접촉을 이루게 된다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정에 따라 형성된 선택적 에미터층을 포함하는 태양전지의 일례를 나타내는 평면도이 다. 반사 방지막(316)을 뚫고 확산되어, 선택적 에미터층에 오믹 접촉된 금속 전극(317)이 형성되어 있다. 또, 금속 전극(317)의 양측에 핑거(finger) 전극들(321)이 형성되어 있다. 금속 전극(317)의 하부에는 선택적 에미터층(314)이 형성되어 있다. 한편, 금속 전극(317)들 사이에 형성된 핑거 전극들(321)의 하부의 일부 영역에도 선택적 에미터층(314)이 형성되어 있다. 실리콘 기판(311)에 형성된 선택적 에미터층(314)의 수가 증가할수록 태양전지의 광전 변환 효율이 더 증가할 수 있다.
도 19는 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정을 나타내는 흐름도이다. 도 20a 내지 도 20d는 도 19에 도시된 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정을 설명하기 위한 기판의 단면도이다.
먼저, 실리콘 기판(311)을 에칭(etching)하여, 실리콘 기판(311)의 표면을 조직화한다(단계 1301). 단계 1301에서의 실리콘 기판(311)의 처리 과정은 도 1을 참고하여 상술한 단계 1001와 동일하다.
이 후, 실리콘 기판(311)의 조직화된 표면상에 불순물 용액(312)을 스프레이(spray) 하여, 도 13b에 도시된 것과 같이, 실리콘 기판(311)의 표면에 불순물 용액(312)을 제1 코팅한다(단계 1302). 단계 1302에서의 실리콘 기판(311)의 처리 과정은 상술한 단계 1002와 동일하다.
도 20a에 도시된 것과 같이, 불순물 용액(312)이 제1 코팅된 실리콘 기판(311)의 표면 중 복수의 설정된 영역(301∼303, 도 20c 참고)에 불순물 용액(312')을 제2 코팅한다(단계 1303). 이때, 코팅 장치(280)에 의해, 불순물 용 액(312')이 실리콘 기판(311) 상에 제2 코팅된다. 코팅 장치(280)의 하부에서, 도 20c에 도시된 것과 같이, 불순물 용액(312)이 코팅된 실리콘 기판(311)을 이동시키면, 영역(301∼303)에만 불순물 용액(312')이 코팅된다.
다음으로, 도 20d에 도시된 것과 같이, 불순물 용액(312, 312')이 코팅된 실리콘 기판(311)의 표면 전체에 제1 열에너지(E1)를 주입한다(단계 1304). 단계 1304에서의 실리콘 기판(311)의 처리 과정은 도 1을 참고하여 상술한 단계 1003과 동일하다. 단계 1304의 실행 결과, 제1 열에너지(E1)에 의해, 불순물 이온이 실리콘 기판(311) 내부에 확산되어, 도 13e에 도시된 것과 같이, 에미터층(313)이 형성된다. 에미터층(313)은 인(P) 이온이 도핑된 n층에 해당한다.
단계 1304가 실행되는 동안, 즉, 실리콘 기판(111)의 표면 전체에 제1 열에너지(E1)가 주입되는 동안, 도 20d에 도시된 것과 같이, 불순물 용액(312')이 제2 코팅된 실리콘 기판(311)의 표면에 레이저(laser) 광(L)을 조사함으로써 제2 열에너지(E2)를 주입한다(단계 1305). 단계 1305에서의 실리콘 기판(311)의 처리 과정은 도 1을 참고하여 상술한 단계 1004와 동일하다. 제2 열에너지에 의한 온도의 범위는 830∼1,070℃로 설정될 수 있다. 제2 열에너지(E2)에 의한 온도는 제1 열에너지(E1)와 레이저 광에 의한 온도이다.
단계 1305의 실행 결과, 제2 열에너지(E2)에 의해, 불순물 이온이 에미터층(313)의 일부 영역 내에 더 확산되어, 도 13e에 도시된 것과 같이, 선택적 에미터층(314)이 형성된다. 선택적 에미터층(314)은 에미터층(313)보다 인(P) 이온이 더 도핑된 n+층에 해당한다. 선택적 에미터층이 형성된 복수의 설정된 영역 중, 적 어도 하나의 영역은 금속 전극(317, 도 14 참고)이 증착되지 않는 영역에 해당하고, 나머지 영역은 금속 전극(317)이 증착되는 영역에 해당한다.
한편, 단계 1304 및 단계 1305에서, 에미터층(313)과 선택적 에미터층(314)이 형성된 실리콘 기판(311)의 표면에는 PSG(phosphorus silicate glass)(315) 층이 더 형성될 수 있다. 따라서, 단계 1305 이 후, 에미터층(313) 및 선택적 에미터층(314)을 포함하는 실리콘 기판(311)의 표면에 형성된 PSG 층(315)을 제거한다(단계 1306). 단계 1306에서의 실리콘 기판(311)의 처리 과정은 상술한 단계 1005와 동일하다. 결과적으로, 도 13f에 도시된 것과 같이, 에미터층(313) 및 선택적 에미터층(314)을 포함하는 실리콘 기판(311)이 얻어진다.
상술한 것과 같이, 단계 1302 및 단계 1303에서, 선택적 에미터층(314)이 형성될 영역에 불순물 용액(312)이 두 번 코팅되므로, 실리콘 기판(311)에 제2 열에너지(E2)가 주입될 때, 양질의 선택적 에미터층(314)이 형성될 수 있다.
상기한 실시 예들은 본 발명을 설명하기 위한 것으로서 본 발명이 이들 실시 예에 국한되는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한, 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 2a 내지 도 2e는 도 1에 도시된 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정을 설명하기 위한 기판의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정에 따라 형성된 선택적 에미터층을 포함하는 태양전지의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정에 따라 형성된 선택적 에미터층을 포함하는 태양전지의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성을 위한 확산 장치의 종단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 확산 장치를 점선 "A"를 따라 절단한 횡단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 확산 장치를 점선 "B"를 따라 절단한 후 이송 벨트 위에서 내려다 본 확산 장치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 8은 도 6에 도시된 확산 장치를 점선 "B"를 따라 절단한 후 이송 벨트 위에서 내려다 본 확산 장치의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정과 관련된 온도에 따른 확산 계수의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 11a 내지 도 11d는 도 10에 도시된 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정을 설명하기 위한 기판의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 13a 내지 도 13f는 도 12에 도시된 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정을 설명하기 위한 기판의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정에 따라 형성된 선택적 에미터층을 포함하는 태양전지의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정에 따라 형성된 선택적 에미터층을 포함하는 태양전지의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 16은 도 6에 도시된 확산 장치를 점선 "B"를 따라 절단한 후 이송 벨트 위에서 내려다 본 확산 장치의 또 다른 일례를 나타내는 평면도이다.
도 17은 도 5에 도시된 레이저 발생기의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 18은 도 6에 도시된 확산 장치를 점선 "B"를 따라 절단한 후 이송 벨트 위에서 내려다 본 확산 장치의 더욱 또 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 19는 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 20a 내지 도 20d는 도 19에 도시된 태양전지의 선택적 에미터 형성 과정 을 설명하기 위한 기판의 단면도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
111, 311: 실리콘 기판 112, 312: 불순물 용액
113, 314: 에미터층 114, 314: 선택적 에미터층
115, 315: PSG층 116, 316: 반사 방지막
117∼119, 317∼319: 금속 전극 121, 321: 핑거 전극
200: 확산 장치 210: 확산 챔버
220: 이송 벨트 230: 회전 롤러
240: 히터 250: 레이저 발생기
251: 튜브 260: 배기 펌프
280: 코팅 장치

Claims (25)

  1. 실리콘 기판을 에칭하여 상기 실리콘 기판의 표면을 조직화하는 단계;
    상기 실리콘 기판의 표면에 불순물 용액을 코팅하는 단계;
    상기 불순물 용액이 코팅된 상기 실리콘 기판의 표면 전체에 제1 열에너지를 주입하는 단계; 및
    상기 실리콘 기판의 표면 전체에 상기 제1 열에너지가 주입되는 동안, 상기 불순물 용액이 코팅된 상기 실리콘 기판의 표면 중 일부 영역에 레이저(laser) 광을 조사함으로써 제2 열에너지를 주입하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 열에너지에 의한 온도는 상기 제1 열에너지와 상기 레이저 광에 의한 온도이고, 상기 제1 열에너지에 의해, 불순물 이온이 상기 실리콘 기판 내부에 확산되어 에미터 층을 형성하고, 상기 제2 열에너지에 의해, 상기 불순물 이온이 상기 에미터층의 일부 영역 내에 더 확산되어 선택적 에미터층을 형성하는 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법.
  2. 실리콘 기판을 에칭하여 상기 실리콘 기판의 표면을 조직화하는 단계;
    상기 실리콘 기판의 표면에 불순물 용액을 제1 코팅하는 단계;
    상기 불순물 용액이 제1 코팅된, 상기 실리콘 기판의 표면 중 일부 영역에 상기 불순물 용액을 제2 코팅하는 단계;
    상기 실리콘 기판의 표면 전체에 제1 열에너지를 주입하는 단계; 및
    상기 실리콘 기판의 표면 전체에 상기 제1 열에너지가 주입되는 동안, 상기 불순물 용액이 제2 코팅된 상기 실리콘 기판의 표면에 레이저(laser) 광을 조사함으로써 제2 열에너지를 주입하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 열에너지에 의한 온도는 상기 제1 열에너지와 상기 레이저 광에 의한 온도이고, 상기 제1 열에너지에 의해, 불순물 이온이 상기 실리콘 기판 내부에 확산되어 에미터 층을 형성하고, 상기 제2 열에너지에 의해, 상기 불순물 이온이 상기 에미터층의 일부 영역 내에 더 확산되어 선택적 에미터층을 형성하는 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 불순물 용액은 인(P) 성분을 포함하는 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 불순물 용액은 POCl3를 포함하는 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 실리콘 기판은 붕소(B) 이온이 도핑된 p형 기판이고,
    상기 에미터층은 인(P) 이온이 도핑된 n층에 해당하고,
    상기 선택적 에미터층은 상기 에미터층보다 인(P) 이온이 더 도핑된 n+층에 해당하는 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 열에너지의 주입 단계는, 라디에이션(radiation) 방식의 비접촉 히터에 의해 실행되는 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 열에너지의 주입 단계는, 라디에이션 방식의 비접촉 히터 및 레이저 발생기에 의해 실행되는 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 실리콘 기판의 표면을 조직화하는 단계에서, 건식 또는 습식 에칭에 의해 상기 실리콘 기판의 표면에 요철이 형성되는 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 선택적 에미터층이 형성된 영역 중 일부분은 금속 전극이 증착되는 영역에 해당하는 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 열에너지에 의한 온도의 범위는 830∼900℃이고,
    상기 제2 열에너지에 의한 온도의 범위는 830∼1,070℃인 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 열에너지의 주입 단계 이 후, 상기 실리콘 기판의 표면에 형성된 PSG(phosphorus silicate glass) 층을 제거하는 단계를 더 포함하는 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법.
  12. 일측에 입구가 형성되고, 다른 일측에 출구가 형성된 확산 챔버(chamber);
    에칭 공정에 의해 조직화된 표면상에 불순물 용액이 코팅된 실리콘 기판이 탑재되는 이송 벨트(belt);
    상기 이송 벨트에 탑재된 상기 실리콘 기판이 상기 확산 챔버의 상기 입구에서 상기 출구까지 설정된 속도로 이송되도록, 상기 이송 벨트를 이동시키는 복수의 회전 롤러(roller);
    상기 확산 챔버 내부에서 상기 이송 벨트로부터 설정된 간격을 두고 상기 이송 벨트를 둘러싸도록 설치되고, 상기 확산 챔버 내부에 이송되는 상기 실리콘 기판의 표면 전체에 제1 열에너지를 주입하는 히터(heater); 및
    상기 확산 챔버 내부에서 상기 히터의 일측을 관통하여, 상기 이송 벨트와 마주보도록 설치된 복수의 튜브(tube)를 통하여, 상기 실리콘 기판의 표면 중 일부 영역에 레이저 광을 조사하는 레이저 발생기를 포함하고,
    상기 제1 열에너지에 의해, 불순물 이온이 상기 실리콘 기판 내부에 확산되어 에미터(emitter) 층을 형성하고, 제2 열에너지에 의해, 상기 불순물 이온이 상기 에미터층의 일부 영역 내에 더 확산되어 선택적 에미터층을 형성하고,
    상기 제2 열에너지에 의한 온도는 상기 제1 열에너지와 상기 레이저 광에 의한 온도인 태양전지의 선택적 에미터 형성을 위한 확산 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이송 벨트는 금속망을 포함하는 태양전지의 선택적 에미터 형성을 위한 확산 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 히터의 다른 일측을 관통하고 상기 확산 챔버의 외부로 연장되어 설치된 배기관을 통하여, 상기 확산 챔버 내부의 과열된 공기를 외부로 배출시키는 배기 펌프를 더 포함하는 태양전지의 선택적 에미터 형성을 위한 확산 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 히터는 라디에이션 방식의 비접촉 히터를 포함하는 태양전지의 선택적 에미터 형성을 위한 확산 장치.
  16. 실리콘 기판을 에칭하여 상기 실리콘 기판의 표면을 조직화하는 단계;
    상기 실리콘 기판의 표면에 불순물 용액을 코팅하는 단계;
    상기 불순물 용액이 코팅된 상기 실리콘 기판의 표면 전체에 제1 열에너지를 주입하는 단계; 및
    상기 실리콘 기판의 표면 전체에 상기 제1 열에너지가 주입되는 동안, 상기 불순물 용액이 코팅된 상기 실리콘 기판의 표면 중 복수의 설정된 영역에 레이저(laser) 광을 조사함으로써 제2 열에너지를 주입하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 열에너지에 의한 온도는 상기 제1 열에너지와 상기 레이저 광에 의한 온도이고, 상기 제1 열에너지에 의해, 불순물 이온이 상기 실리콘 기판 내부에 확산되어 에미터 층을 형성하고, 상기 제2 열에너지에 의해, 상기 불순물 이온이 상기 에미터층의 일부 영역 내에 더 확산되어 선택적 에미터층을 형성하는 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법.
  17. 실리콘 기판을 에칭하여 상기 실리콘 기판의 표면을 조직화하는 단계;
    상기 실리콘 기판의 표면에 불순물 용액을 제1 코팅하는 단계;
    상기 불순물 용액이 제1 코팅된, 상기 실리콘 기판의 표면 중 복수의 설정된 영역에 상기 불순물 용액을 제2 코팅하는 단계;
    상기 실리콘 기판의 표면 전체에 제1 열에너지를 주입하는 단계; 및
    상기 실리콘 기판의 표면 전체에 상기 제1 열에너지가 주입되는 동안, 상기 불순물 용액이 제2 코팅된 상기 실리콘 기판의 표면에 레이저(laser) 광을 조사함으로써 제2 열에너지를 주입하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 열에너지에 의한 온도는 상기 제1 열에너지와 상기 레이저 광에 의한 온도이고, 상기 제1 열에너지에 의해, 불순물 이온이 상기 실리콘 기판 내부에 확산되어 에미터 층을 형성하고, 상기 제2 열에너지에 의해, 상기 불순물 이온이 상기 에미터층의 일부 영역 내에 더 확산되어 선택적 에미터층을 형성하는 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 불순물 용액은 인(P) 성분을 포함하는 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법.
  19. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 불순물 용액은 POCl3를 포함하는 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법.
  20. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 실리콘 기판은 붕소(B) 이온이 도핑된 p형 기판이고,
    상기 에미터층은 인(P) 이온이 도핑된 n층에 해당하고,
    상기 선택적 에미터층은 상기 에미터층보다 인(P) 이온이 더 도핑된 n+층에 해당하는 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법.
  21. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 제1 열에너지의 주입 단계는, 라디에이션(radiation) 방식의 비접촉 히터에 의해 실행되는 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법.
  22. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 제2 열에너지의 주입 단계는, 라디에이션 방식의 비접촉 히터 및 레이저 발생기에 의해 실행되는 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법.
  23. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 선택적 에미터층이 형성된, 상기 복수의 설정된 영역 중 적어도 하나의 영역은 금속 전극이 증착되지 않는 영역에 해당하고, 나머지 영역은 상기 금속 전극이 증착되는 영역에 해당하는 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법.
  24. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 제1 열에너지에 의한 온도의 범위는 830∼900℃이고,
    상기 제2 열에너지에 의한 온도의 범위는 830∼1,070℃인 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법.
  25. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 제2 열에너지의 주입 단계 이 후, 상기 실리콘 기판의 표면에 형성된 PSG(phosphorus silicate glass) 층을 제거하는 단계를 더 포함하는 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법.
KR1020090015568A 2009-02-05 2009-02-25 태양전지의 선택적 에미터 형성 방법 및 이를 위한 확산 장치 KR100994182B1 (ko)

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