KR20110005520A - 태양 전지의 제조 방법 - Google Patents
태양 전지의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110005520A KR20110005520A KR1020090063121A KR20090063121A KR20110005520A KR 20110005520 A KR20110005520 A KR 20110005520A KR 1020090063121 A KR1020090063121 A KR 1020090063121A KR 20090063121 A KR20090063121 A KR 20090063121A KR 20110005520 A KR20110005520 A KR 20110005520A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- dielectric film
- semiconductor layer
- reactive sputtering
- oxynitride
- nitride
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 86
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 82
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 claims abstract description 41
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 claims description 24
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 23
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 22
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 17
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 16
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 15
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 12
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical group [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000013077 target material Substances 0.000 claims description 7
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910021480 group 4 element Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 126
- 239000010408 film Substances 0.000 description 86
- 230000008569 process Effects 0.000 description 17
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 6
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 boron (B) Chemical class 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005527 interface trap Effects 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N phosphinic chloride Chemical compound ClP=O RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000013076 target substance Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000003949 trap density measurement Methods 0.000 description 1
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
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
p형 층 및 n형 층을 포함하는 반도체 층을 준비하는 단계, 상기 반도체 층의 일면에 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 유전막을 형성하는 단계, 상기 유전막을 패터닝하는 단계, 상기 패터닝된 유전막 위에 제1 전극을 형성하는 단계, 그리고 상기 반도체 층의 다른 일면에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 태양 전지의 제조방법을 제공한다.
태양 전지, 마그네트론 반응성 스퍼터링, 유전막, 절연막
Description
본 발명은 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
태양 전지는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광전 변환 소자로서, 무한정 무공해의 차세대 에너지 자원으로 각광받고 있다.
태양 전지는 p형 반도체 및 n형 반도체를 포함하며, 광활성층에서 태양 광 에너지를 흡수하면 반도체 내부에서 전자-정공 쌍(electron-hole pair, EHP)이 생성되고, 여기서 생성된 전자 및 정공이 n형 반도체 및 p형 반도체로 각각 이동하고 이들이 전극에 수집됨으로써 외부에서 전기 에너지로 이용할 수 있다.
한편, 태양 전지는 태양 에너지로부터 가능한 많은 전기 에너지를 출력할 수 있도록 효율을 높이는 것이 중요하다. 이러한 태양 전지의 효율을 높이기 위해서는 반도체 내부에서 가능한 많은 전자-정공 쌍을 생성하는 것도 중요하지만 생성된 전하를 손실됨 없이 외부로 끌어내는 것 또한 중요하다.
전하가 손실되는 주요 원인 중 하나가 생성된 전자 및 정공이 재결합(recombination)에 의해 소멸하는 것이다. 이러한 재결합을 방지하기 위하여 다양한 방법이 제시되고 있으나, 대부분 장시간의 추가 공정과 고가의 반응 소스 기 체의 사용이 요구되고 이에 따라 제조 비용이 상승할 수 있다.
따라서 본 발명의 일 구현예에서는 태양 전지의 효율을 개선하면서도 공정 시간을 단축하고 제조 비용을 낮출 수 있는 태양 전지의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지의 제조 방법은 p형 층 및 n형 층을 포함하는 반도체 층을 준비하는 단계, 상기 반도체 층의 일면에 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 유전막을 형성하는 단계, 상기 유전막을 패터닝하는 단계, 상기 패터닝된 유전막 위에 제1 전극을 형성하는 단계, 그리고 상기 반도체 층의 다른 일면에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법은 DC 마그네트론 반응성 스퍼터링(direct current magnetron reactive sputtering), RF 마그네트론 반응성 스퍼터링(radio frequency magnetron reactive sputtering) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 유전막을 형성하는 단계는 상온에서 1 분 내지 30 분 동안 이루어질 수 있다.
상기 반도체 층의 일면에 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 유전막을 형성하는 단계 이전에, 상기 반도체 층의 일면에 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD) 방법으로 유전막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 반도체 층의 일면에 형성되는 유전막의 전체 두께는 50 Å 내지 3,000 Å일 수 있고, 상기 반도체 층의 일면에 형성되는 유전막 중 상기 원자층 증착(ALD) 방법으로 형성되는 유전막의 두께는 10 Å 내지 200 Å일 수 있다.
상기 유전막은 산화물, 질화물, 산질화물(oxynitride) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함할 수 있다.
상기 산화물은 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 산화티타늄(TiO2 또는 TiO4) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 질화물은 질화알루미늄(AlN), 질화규소(SiNx), 질화티타늄(TiN) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 산질화물은 산질화알루미늄(AlON), 산질화규소(SiON), 산질화티타늄(TiON) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법은 타겟 물질 및 기체를 이용하고, 상기 타겟 물질로 Ⅲ족 원소, Ⅳ족 원소, 산화물, 질화물, 산질화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있고, 상기 기체로 아르곤(Ar)/산소(O2), 아르곤(Ar)/질소(N2), 아르곤(Ar)/황화수소(H2S) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 Ⅲ족 원소는 알루미늄(Al)을 포함할 수 있고, 상기 Ⅳ족 원소는 규소(Si), 티타늄(Ti) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 산화물은 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 산화티타늄(TiO2 또는 TiO4) 또는 이들의 조합을 포함 할 수 있고, 상기 질화물은 질화알루미늄(AlN), 질화규소(SiNx), 질화티타늄(TiN) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 산질화물의 예로는 산질화알루미늄(AlON), 산질화규소(SiON), 산질화티타늄(TiON) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 아르곤(Ar)의 유량은 10 sccm(standard cubic centimeter per minute) 내지 1,000 sccm(standard cubic centimeter per minute)일 수 있고, 상기 아르곤(Ar)/산소(O2), 아르곤(Ar)/질소(N2), 아르곤(Ar)/황화수소(H2S)의 유량비는 10/1 내지 2/1일 수 있다.
상기 형성되는 유전막은 -1.0 x 1010 cm-2 내지 -1.0 x 1013 cm- 2 의 음성 고정전하(negative fixed charge) 밀도를 가질 수 있다.
상기 태양 전지의 제조방법은 선택적으로 상기 반도체 층의 일면에 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 유전막을 형성하는 단계 후에 또는 상기 유전막을 패터닝하는 단계 후에, 상기 유전막을 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 유전막을 열처리하는 단계는 300 ℃ 내지 900 ℃에서 1 분 내지 30 분 동안 이루어질 수 있다.
상기 유전막을 열처리하는 단계는 0.5 SLPM(standard liter per mimute) 내지 20 SLPM(standard liter per mimute) 유량의 비활성 기체 분위기 또는 질소와 수소의 혼합기체(forming gas) 분위기 하에서 이루어질 수 있다.
상기 반도체 층의 다른 일면에 제2 전극을 형성하는 단계 이전에, 상기 반도 체 층의 다른 일면에 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 절연막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
태양 전지의 효율을 개선하면서도 공정 시간을 단축시키고 제조 비용을 낮출 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 구성요소 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 구성요소 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성요소가 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 구성요소 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 구성요소가 없는 것을 뜻한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 구성요소 "하부에" 있다고 할 때, 이는 다른 구성요소 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성요소가 있는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "상온"은 20 ℃ 내지 30 ℃의 온도를 의미하고, 구체적으로는 25 ℃의 온도를 의미한다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지(100)를 도시한 단면도이다.
이하에서는 설명의 편의상 반도체 층(110)을 중심으로 상하의 위치 관계를 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지(100)는 하부 반도체 층(110a) 및 상부 반도체 층(110b)을 포함하는 반도체 층(110)을 포함한다.
반도체 층(110)은 결정질 규소 또는 화합물 반도체로 만들어질 수 있으며, 결정질 실리콘인 경우 예컨대 실리콘 웨이퍼가 사용될 수 있다. 하부 반도체 층(110a) 및 상부 반도체 층(110b) 중 하나는 p형 불순물로 도핑된 반도체 층일 수 있으며 다른 하나는 n형 불순물로 도핑된 반도체 층일 수 있다. 이 때 p형 불순물은 붕소(B)와 같은 III족 화합물일 수 있고, n형 불순물은 인(P)과 같은 V족 화합물일 수 있다.
반도체 층(110)의 표면은 표면 조직화(surface texturing) 되어 있을 수 있다. 표면 조직화된 반도체 층(110)은 예컨대 피라미드 모양과 같은 요철 또는 벌집(honeycomb) 모양과 같은 다공성 구조일 수 있다. 표면 조직화된 반도체 층(110)은 표면적을 넓혀 빛의 흡수율을 높이고 반사도를 줄여 태양 전지(100)의 효율을 개선할 수 있다.
반도체 층(110) 위에는 절연막(112)이 형성되어 있다. 절연막(112)은 빛을 적게 반사하고 절연성이 있는 물질을 포함할 수 있으며, 예컨대 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 산화티타늄(TiO2 또는 TiO4) 또는 이들의 조합을 포함하는 산화물, 질화알루미늄(AlN), 질화규소(SiNx), 질화티타늄(TiN) 또는 이들의 조합을 포함하는 질화물, 산질화알루미늄(AlON), 산질화규소(SiON), 산질화티타늄(TiON) 또는 이들의 조합을 포함하는 산질화물을 포함할 수 있다. 절연막(112)은 단일층 또는 복수층으로 형성할 수 있다. 절연막(112)을 복수층으로 형성하는 경우 상기 산화물, 상기 질화물 또는 상기 산질화물을 포함하는 층들만으로 형성할 수도 있고, 상기 산화물, 상기 질화물 또는 상기 산질화물을 포함하는 층 위에 추가로 다이아몬드상 카본(diamond-like carbon, DLC)을 포함하는 층을 형성할 수도 있다.
절연막(112)은 예컨대 약 50 Å 내지 약 3,000 Å의 두께를 가질 수 있고, 구체적으로는 약 50 Å 내지 약 1,500 Å의 두께를 가질 수 있고, 더욱 구체적으로는 약 20 Å 내지 약 500 Å의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
절연막(112)은 태양 전지(100) 표면에서 빛의 반사율을 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시키는 반사 방지막(anti reflective coating) 역할을 하는 동시에 반도체 층(110)의 표면에 존재하는 실리콘과의 접촉 특성을 개선하여 태양 전지(100)의 효율을 높일 수 있다.
절연막(112) 위에는 복수의 전면 전극(120)이 형성되어 있다. 전면 전 극(120)은 기판의 일 방향을 따라 나란히 뻗어 있으며, 절연막(112)을 관통하여 상부 반도체 층(110b)과 접촉하고 있다. 전면 전극(120)은 은(Ag) 등의 저저항 금속으로 만들어질 수 있으며, 빛 흡수 손실(shadowing loss) 및 면저항을 고려하여 그리드 패턴(grid pattern)으로 설계될 수 있다.
전면 전극(120) 위에는 전면 버스 바(bus bar) 전극(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 전면 버스 바 전극은 복수의 태양 전지 셀을 조립할 때 이웃하는 태양 전지 셀을 연결하기 위한 것이다.
반도체 층(110)의 하부에는 유전막(130)이 형성되어 있다. 상기 유전막(130)은 반도체 층(110)의 후면 패시베이션 층으로 사용될 수 있다. 상기 유전막(130)은 전하의 재결합을 방지하는 동시에 전류가 새는 것을 방지하고, 음성 고정전하를 가져 반도체 층(110)의 하부와 유전막(130) 사이에서 후면 반전층(inversion layer)(B)을 유도함으로써 후면 전극(140)으로 캐리어의 이동을 용이하게 하여 곡선 인자(fill factor, FF)를 증가시켜 태양 전지(100)의 효율을 높일 수 있다.
유전막(130)은 후면 전극(140)이 반도체 층(110)에 접촉할 수 있도록 패터닝될 수 있다.
유전막(130)은 산화물, 질화물, 산질화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함할 수 있으며, 상기 산화물은 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 산화티타늄(TiO2 또는 TiO4) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 질화물은 질화알루미늄(AlN), 질화규소(SiNx), 질화티타늄(TiN) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 산질화물은 산질화알루미늄(AlON), 산질화규소(SiON), 산질화티타늄(TiON) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유전막(130)은 단일층 또는 복수층으로 형성할 수 있다. 유전막(130)을 복수층으로 형성하는 경우 상기 산화물, 상기 질화물 또는 상기 산질화물을 포함하는 층들만으로 형성할 수도 있고, 상기 산화물, 상기 질화물 또는 상기 산질화물을 포함하는 층 하부에 추가로 다이아몬드상 카본(diamond-like carbon, DLC)을 포함하는 층을 형성할 수도 있다.
유전막(130)은 약 50 Å 내지 약 3,000 Å의 두께를 가질 수 있고, 구체적으로는 약 50 Å 내지 약 1,500 Å의 두께를 가질 수 있고, 더욱 구체적으로는 약 20 Å 내지 약 500 Å의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유전막(130) 하부에는 후면 전극(140)이 형성되어 있다. 후면 전극(140)은 알루미늄(Al)과 같은 불투명 금속으로 만들어질 수 있으며, 약 1 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 두께를 가질 수 있고, 구체적으로는 약 1 ㎛ 내지 약 100 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
후면 전극(140)은 이웃하는 패턴화된 유전막(130) 사이의 공간을 통하여 하부 반도체 층(110a)과 접촉하는 복수의 접촉부(141) 및 하부 반도체 층(110a)의 전체 면에 형성되어 있는 전면부(142)를 포함한다.
후면 전극(140)의 접촉부(141)는 후면 전기장 영역(back surface field, BSF)(A)을 형성하는 부분으로, 후면 전기장 영역(A)에서는 실리콘과 알루미늄이 접촉할 때 알루미늄이 p형 불순물로 작용하여 이들 사이에 내부 전기장이 형성되고 이로 인해 후면 측으로 전자와 같은 캐리어가 이동하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 후면 측에서 전하들이 후면 전극(140)과 재결합하여 소멸되는 것을 방지하여 태양 전지(100)의 효율을 높일 수 있다.
또한 후면 전극(140)의 전면부(142)는 반도체 층(110)을 통과한 빛을 다시 반도체 층(110)으로 반사시킴으로써 빛의 손실을 방지하여 태양 전지(100)의 효율을 높일 수 있다.
후면 전극(140) 하부에는 후면 버스 바 전극(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 후면 버스 바 전극은 복수의 태양 전지 셀을 조립할 때 이웃하는 태양 전지 셀을 연결하기 위한 것이며, 예컨대 은(Ag), 알루미늄(Al) 및 이들의 조합으로 만들어질 수 있다.
그러면 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지의 제조방법에 대하여 도 2를 도 1과 함께 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지의 제조방법을 차례로 보여주는 흐름도이다.
먼저 p형 층 및 n형 층을 포함하는 반도체 층(110)을 준비한다(S11). 예컨대 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 층(110)을 준비한다. 이 때 반도체 층(110)은 예컨대 p형 불순물이 도핑되어 있을 수 있다.
이어서, 반도체 층(110)을 표면 조직화한다. 표면 조직화는 예컨대 질산 및 불산과 같은 강산 또는 수산화칼륨 및 수산화나트륨과 같은 강염기 용액을 사용하는 습식 방법으로 수행하거나 플라스마를 사용한 건식 방법으로 수행할 수 있다.
다음 반도체 층(110)에 예컨대 n형 불순물을 도핑한다. 여기서 n형 불순물은 POCl3 또는 H3PO4 등을 고온에서 확산 또는 이온 주입(ion implantation) 방법으로 도핑할 수 있다. 이에 따라 반도체 층(110)은 서로 다른 불순물로 도핑된 하부 반도체 층(110a)과 상부 반도체 층(110b)을 포함한다.
다음 반도체 층(110)의 하부에 유전막(130)을 형성한다(S12). 상기 유전막(130)의 형성은 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 이루어질 수 있다. 상기 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법의 예로는 DC 마그네트론 반응성 스퍼터링(direct current magnetron reactive sputtering), RF 마그네트론 반응성 스퍼터링(radio frequency magnetron reactive sputtering) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 들 수 있다.
마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 유전막(130)을 형성하는 경우, 증착 속도가 우수하여 단시간 내에 박막을 형성할 수 있고, 이에 따라 공정 시간을 단축할 수 있다. 또한 이용하는 타겟 물질 및 기체를 변화시킴으로써 다양한 성분과 특성을 가지는 유전막(130)을 형성할 수 있다.
상기 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 유전막(130)을 형성하는 단계는 예컨대 상온에서 1 분 내지 30 분, 구체적으로는 1 분 내지 15 분, 더욱 구체적으 로는 1 분 내지 5 분 동안 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 저온 증착은 태양 전지 셀의 과도한 열처리(thermal budget)를 방지함으로써 공정 중 태양 전지의 열화를 막을 수 있다. 상기 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 유전막(130)을 형성하는 시간이 상기 범위를 초과하는 경우에도 형성되는 유전막(130)의 성능에는 큰 변화가 없어 경제적으로 불리할 수 있다.
상기 반도체 층(110)의 하부에 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 유전막(130)을 형성하기 이전에, 미리 상기 반도체 층(110)의 하부에 원자층 증착(ALD) 방법으로 유전막(130)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 원자층 증착(ALD) 방법을 통해 유전막(130)의 상기 반도체 층(110)과 접하고 있는 부분을 치밀하고 물성이 우수하도록 형성할 수 있다. 이에 따라 유전막(130)과 반도체 층(110)의 계면에서 캐리어가 재결합에 의해 손실되는 것을 줄일 수 있어서 태양 전지(100)의 효율을 높일 수 있다.
이 경우 상기 반도체 층(110)의 하부에 형성되는 유전막(130)의 전체 두께는 약 50 Å 내지 약 3,000 Å일 수 있고, 약 50 Å 내지 약 1,500 Å일 수 있고, 더욱 구체적으로는 약 20 Å 내지 약 500 Å일 수 있고, 상기 반도체 층(110)의 하부에 형성되는 유전막(130) 중 상기 원자층 증착(ALD) 방법으로 형성되는 유전막(130)의 두께는 약 10 Å 내지 약 200 Å일 수 있고, 구체적으로는 약 10 Å 내지 약 150 Å 일 수 있고, 더욱 구체적으로는 약 10 Å 내지 약 100 Å일 수 있다. 상기 원자층 증착(ALD) 방법으로 형성되는 유전막(130)의 두께가 상기 범위 내인 경우, 전체 유전막(130)의 형성 시간을 단축시키면서 동시에 우수한 물성을 가지는 유전막(130)을 형성할 수 있다. 또한 상기 유전막(130)은 단일층 또는 복수층으로 형성할 수 있다.
상기 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 형성되는 유전막(130) 및 상기 원자층 증착(ALD) 방법으로 형성되는 유전막(130)은 산화물, 질화물, 산질화물(oxynitride) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함할 수 있다.
상기 산화물은 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 산화티타늄(TiO2 또는 TiO4) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 질화물은 질화알루미늄(AlN), 질화규소(SiNx), 질화티타늄(TiN) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 산질화물은 산질화알루미늄(AlON), 산질화규소(SiON), 산질화티타늄(TiON) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법은 타겟물질 및 기체를 이용하여 이루어질 수 있다. 상기 타겟 물질로 Ⅲ족 원소, Ⅳ족 원소, 산화물, 질화물, 산질화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있고, 상기 기체로 아르곤(Ar)/산소(O2), 아르곤(Ar)/질소(N2), 아르곤(Ar)/황화수소(H2S) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 Ⅲ족 원소는 알루미늄(Al)을 포함할 수 있고, 상기 Ⅳ족 원소는 규소(Si), 티타늄(Ti) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 산화물은 산화알루 미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 산화티타늄(TiO2 또는 TiO4) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 질화물은 질화알루미늄(AlN), 질화규소(SiNx), 질화티타늄(TiN) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 산질화물은 산질화알루미늄(AlON), 산질화규소(SiON), 산질화티타늄(TiON) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아르곤(Ar)의 유량은 약 10 sccm(standard cubic centimeter per minute) 내지 약 1,000 sccm(standard cubic centimeter per minute)일 수 있고, 구체적으로는 약 10 sccm(standard cubic centimeter per minute) 내지 약 500 sccm(standard cubic centimeter per minute)일 수 있고, 상기 아르곤(Ar)/산소(O2), 아르곤(Ar)/질소(N2), 아르곤(Ar)/황화수소(H2S)의 유량비는 약 10/1 내지 약 2/1일 수 있고, 구체적으로는 약 10/1 내지 약 10/3일 수 있다. 유량 및 유량비가 상기 범위 내인 경우 스퍼터 타켓의 충분한 산화, 질화 또는 산질화가 이루어져 우수한 특성을 가지는 산화막, 질화막 또는 산질화막을 얻을 수 있다. 또한 상기 유량비의 제어를 통해 우수한 조성비와 특성을 가지는 산화막, 질화막 또는 산질화막을 얻을 수 있다.
상기 형성되는 유전막(130)의 음성 고정전하 밀도는 약 -1.0 x 1010 cm-2 내지 약 -1.0 x 1013 cm-2일 수 있고, 구체적으로는 약 -1.0 x 1011 cm-2 내지 약 -1.0 x 1013 cm-2일 수 있다. 유전막(130)의 음성 고정전하 밀도가 상기 범위 내인 경우 후면 반전층(B)을 용이하게 유도할 수 있어 후면 전극(140)으로 캐리어의 이동을 용이하게 하여 곡선 인자(fill factor, FF)를 증가시켜 태양전지의 효율을 높일 수 있다.
다음 유전막(130)을 패터닝한다(S13). 상기 유전막(130)의 패터닝은 일반적인 방법을 통해 이루어질 수 있다. 예를 들면 상기 유전막(130)의 패터닝은 레이저를 이용한 하부 유전막 콘택트 오프닝 공정 또는 식각 페이스트를 사용한 식각 공정을 통해 이루어질 수 있다. 상기 유전막(130)의 패터닝 공정은 당해 분야에 널리 알려져 있어 당해 분야에 종사하는 사람들에게는 충분히 이해될 수 있는 내용이므로 본 명세서에서 상세한 설명은 생략한다.
다음 상기 패터닝된 유전막(130) 하부에 후면 전극(140)을 형성하고, 상기 반도체(110) 위에 전면 전극(120)을 형성한다(S14 및 S15).
상기 패터닝된 유전막(130) 하부에 후면 전극용 도전성 페이스트를 형성한다. 후면 전극용 도전성 페이스트는 스크린 인쇄 방법으로 형성할 수 있다. 스크린 인쇄는 알루미늄(Al) 등의 금속 파우더를 포함하는 후면 전극용 도전성 페이스트를 유전막(130) 하부의 전체 면에 도포하고 건조하는 단계를 포함한다. 그러나 이에 한정되지 않고 잉크젯 인쇄 또는 압인 인쇄 등의 방법으로 형성할 수도 있다.
다음 반도체 층(110) 위에 절연막(112)을 형성한다. 절연막(112)은 상술한 바와 같은 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음 절연막(112) 위에 전면 전극용 도전성 페이스트를 형성한다. 전면 전 극용 도전성 페이스트는 스크린 인쇄(screen printing) 방법으로 형성할 수 있다. 스크린 인쇄는 은(Ag) 등의 금속 파우더를 포함하는 전면 전극용 도전성 페이스트를 전극이 형성될 위치에 도포하고 건조하는 단계를 포함한다. 그러나 이에 한정되지 않고 잉크젯 인쇄 또는 압인 인쇄 등의 방법으로 형성할 수도 있다.
이어서 전면 전극용 도전성 페이스트 위에 전면 버스 바 전극(도시하지 않음)을 형성할 수 있다.
상기 전면 전극용 도전성 페이스트 및 후면 전극용 도전성 페이스트는 소성시 금속 파우더가 상부 반도체 층(110b) 및 하부 반도체 층(110a)으로 침투함으로써 전면 전극(120) 및 후면 전극(140)을 형성한다. 이때 하부 반도체 층(110a)과 접촉하는 복수의 후면 전기장 영역(A)이 형성된다. 상기 소성은 금속 파우더의 용융 온도보다 높은 온도에서 수행할 수 있다.
이어서 후면 전극(140) 하부에 후면 버스 바 전극(도시하지 않음)을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지의 제조방법은 선택적으로 상기 반도체 층(110)의 하부에 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 유전막(130)을 형성하는 단계 후에 또는 상기 유전막(130)을 패터닝하는 단계 후에 상기 유전막(130)을 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한 별도의 열처리 공정없이 전극을 형성하기 위한 소성시에 열처리 효과를 얻을 수도 있다.
상기 유전막(130)을 열처리하는 경우 스퍼터링 과정 또는 스퍼터링 과정과 패터닝 과정에서 손상된 유전막(130)을 회복시킬 수 있고, 또한 상기 열처리 단계 에서 유전막(130)의 계면 트랩 밀도(interface trap density, Dit)를 제어함으로써 상기 유전막(130)의 음성 고정전하 밀도를 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 전자 및 정공과 같은 캐리어의 수명(lifetime)을 향상시킬 수 있다.
상기 유전막(130)을 열처리하는 단계는 예컨대 300 ℃ 내지 900 ℃, 구체적으로는 400 ℃ 내지 800 ℃, 더욱 구체적으로는 600 ℃ 내지 800 ℃에서 이루어질 수 있고, 1 분 내지 30 분, 구체적으로는 1 분 내지 15 분, 더욱 구체적으로는 1분 내지 10분 동안 이루어질 수 있다. 유전막(130)의 열처리를 상기 조건 하에서 수행하는 경우, 더욱 우수한 물성을 가지는 유전막(130)을 형성할 수 있다.
상기 유전막(130)을 열처리하는 단계는 약 0.5 SLPM(standard liter per mimute) 내지 약 20 SLPM(standard liter per mimute) 유량, 구체적으로는 약 0.5 SLPM(standard liter per mimute) 내지 약 10 SLPM(standard liter per mimute) 유량의 비활성 기체 분위기 또는 질소와 수소의 혼합기체(forming gas) 분위기 하에서 이루어질 수 있다. 상기 비활성 기체의 예로는 질소(N2) 기체, 아르곤(Ar) 기체 또는 이들의 조합을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이 본 발명의 일 구현예에서는 반도체 층의 하부에 유전막을 형성함으로써 전하의 재결합을 방지할 수 있다. 또한 상기 유전막은 음성 고정전하를 가져 반도체 층의 하부와 유전막 사이에 후면 반전층을 유도할 수 있다. 이로써 후면 전극으로 캐리어가 용이하게 이동할 수 있도록 함으로써 후면 전극의 저항을 감소시켜 태양 전지의 효율을 높일 수 있다.
또한 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 유전막을 형성하기 때문에, 다양한 성분의 유전막을 형성할 수 있으며, 단시간 내에 유전막을 효율적으로 형성할 수 있어 공정 시간을 단축할 수 있고, 이에 따라 제조 비용 또한 낮출 수 있다.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐이며, 본 기재가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예
(실시예 1) 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법을 이용한 유전막의 제조
단결정 실리콘 웨이퍼 양면에 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법을 이용하여 유전막을 형성한다. 상기 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 유전막을 형성하는 공정의 조건을 하기 표 1에 나타낸다. 반도체 층의 양면에 유전막을 형성하는 스퍼터링 장치로는 RF/DC 마그네트론 스퍼터(A-Tech Ltd.)를 이용한다.
상기 형성한 유전막은 산화알루미늄(Al2O3)으로 이루어져 있다.
상기 형성한 유전막의 두께는 분광엘립소미터(spectroscopic ellipsometer)(Horiba Ltd.)를 이용하여 측정한다.
또한 상기 유전막의 형성에 걸리는 시간을 측정하여 하기 표 2에 나타낸다.
(실시예 2 내지 실시예 7) 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법을 이용한 유전막의 제조
유전막을 형성한 후, 열처리를 실시한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유전막을 제조한다. 이때 상기 열처리 조건을 변화시키면서 6개의 유전막을 제조하여 각각 실시예 2 내지 실시예 7이라 한다.
상기 실시예 2 내지 실시예 7의 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 유전막을 형성하는 공정의 조건 및 열처리 조건을 하기 표 1에 나타낸다. 반도체 층의 하부에 유전막을 형성하는 스퍼터링 장치로는 RF/DC 마그네트론 스퍼터(A-Tech Ltd.)를 이용한다.
상기 실시예 2 내지 실시예 7에서 형성한 유전막은 산화알루미늄(Al2O3)으로 이루어져 있다.
상기 실시예 2 내지 실시예 7에서 형성한 유전막의 두께는 분광엘립소미터(spectroscopic ellipsometer)(Horiba Ltd.)를 이용하여 측정한다. 그 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
또한 상기 실시예 2 내지 실시예 7에서 유전막의 형성에 걸리는 시간을 하기 표 2에 나타낸다.
[표 1]
| 유전막 형성 공정 조건 | 열처리 공정 조건 | |||||||
| 타겟 물질 | 인가 전력 (W) |
온도 (℃) |
시간 (분) |
투입 기체 및 유량 (sccm) |
온도 (℃) |
시간 (분) |
투입 기체 및 유량 (SLPM) |
|
| 실시예 1 | Al | 1,000 | 25 | 5 | Ar: 100 O2: 30 |
x | x | x |
| 실시예 2 | Al | 1,000 | 25 | 5 | Ar: 100 O2: 30 |
625 | 10 | N2: 5 |
| 실시예 3 | Al | 1,000 | 25 | 5 | Ar: 100 O2: 30 |
625 | 15 | N2: 5 |
| 실시예 4 | Al | 1,000 | 25 | 5 | Ar: 100 O2: 30 |
625 | 20 | N2: 5 |
| 실시예 5 | Al | 1,000 | 25 | 5 | Ar: 100 O2: 30 |
800 | 2 | N2: 5 |
| 실시예 6 | Al | 1,000 | 25 | 5 | Ar: 100 O2: 30 |
800 | 3 | N2: 5 |
| 실시예 7 | Al | 1,000 | 25 | 5 | Ar: 100 O2: 30 |
800 | 5 | N2: 5 |
(비교예 1) 원자층 증착(ALD) 방법을 이용한 유전막의 제조
단결정 실리콘 웨이퍼 한면에 원자층 증착(ALD) 방법을 이용하여 유전막을 형성한다. 금속 반응 소스 기체로 트리메틸알루미늄(trimethylaluminum, TMA)을 이용하고, 산소 반응 소스 기체로 오존(O3)을 이용한다. 상기 트리메틸알루미늄(trimethylaluminum, TMA)과 오존(O3)을 실리콘 웨이퍼 위에서 교대로 반응시켜 유전막을 형성한다. 상기 각각의 반응 기체를 교대하는 중간 중간에 퍼징(purging)을 수행한다. 상기 교대 반응을 반복하여 60분 동안 수행함으로써 유전막을 제조한다.
상기 형성한 유전막은 산화알루미늄(Al2O3)으로 이루어져 있다.
상기 형성한 유전막의 두께는 분광엘립소미터(spectroscopic ellipsometer)(Horiba Ltd.)를 이용하여 측정한다. 그 결과를 하기 표 2에 나타낸 다.
또한 상기 비교예 1에서 유전막의 형성에 걸리는 시간을 하기 표 2에 나타낸다.
[표 2]
| 유전막 두께 | 유전막 형성 시간 |
|
| 실시예 1 | 404 Å | 5 분 |
| 실시예 2 | 404 Å | 5 분 |
| 실시예 3 | 404 Å | 5 분 |
| 실시예 4 | 404 Å | 5 분 |
| 실시예 5 | 402 Å | 5 분 |
| 실시예 6 | 402 Å | 5 분 |
| 실시예 7 | 402 Å | 5 분 |
| 비교예 1 | 300 Å | 60 분 |
상기 표 2에서 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 7에서는 402 Å 내지 404 Å 두께의 유전막을 형성하는데 소요된 시간이 5 분이다. 반면 비교예 1에서는 300 Å 두께의 유전막을 형성하는데 소요된 시간이 60분이다. 따라서 상기 실시예 1 내지 실시예 7과 같이 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 유전막을 형성하는 경우, 캐리어의 수명(lifetime) 및 유전막의 음성 고정전하(negative fixed charge) 밀도를 적절히 유지하면서도 공정 시간을 단축할 수 있음을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지의 제조방법을 차례로 보여주는 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 태양 전지, 110: 반도체 층
110a: 하부 반도체 층, 110b: 상부 반도체 층,
112: 절연막, 120: 전면 전극,
130: 유전막, 140: 후면 전극,
141: 접촉부, 142: 전면부,
A: 후면 전기장 영역, B: 후면 반전층
Claims (17)
- p형 층 및 n형 층을 포함하는 반도체 층을 준비하는 단계;상기 반도체 층의 일면에 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 유전막을 형성하는 단계;상기 유전막을 패터닝하는 단계;상기 패터닝된 유전막 위에 제1 전극을 형성하는 단계; 그리고상기 반도체 층의 다른 일면에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 태양 전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법은 DC 마그네트론 반응성 스퍼터링(direct current magnetron reactive sputtering), RF 마그네트론 반응성 스퍼터링(radio frequency magnetron reactive sputtering) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 방법인 태양 전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 유전막을 형성하는 단계는 상온 에서 1 분 내지 30 분 동안 이루어지는 것인 태양 전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 유전막은 산화물, 질화물, 산질화물(oxynitride) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함하는 것인 태양 전지의 제조방법.
- 제4항에 있어서,상기 산화물은 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 산화티타늄(TiO2 또는 TiO4) 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 질화물은 질화알루미늄(AlN), 질화규소(SiNx), 질화티타늄(TiN) 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 산질화물은 산질화알루미늄(AlON), 산질화규소(SiON), 산질화티타늄(TiON) 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 태양 전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 반도체 층의 일면에 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 유전막을 형성하는 단계 이전에, 상기 반도체 층의 일면에 원자층 증착(ALD) 방법으로 유전막 을 형성하는 단계를 더 포함하는 태양 전지의 제조방법.
- 제6항에 있어서,상기 반도체 층의 일면에 형성되는 유전막의 전체 두께는 50 Å 내지 3,000 Å이고,상기 반도체 층의 일면에 형성되는 유전막 중 상기 원자층 증착(ALD) 방법으로 형성되는 유전막의 두께는 10 Å 내지 200 Å인 것인 태양 전지의 제조방법.
- 제6항에 있어서,상기 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 형성되는 유전막 및 상기 원자층 증착(ALD) 방법으로 형성되는 유전막은 산화물, 질화물, 산질화물(oxynitride) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함하는 것인 태양 전지의 제조방법.
- 제8항에 있어서,상기 산화물은 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 산화티타늄(TiO2 또는 TiO4) 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 질화물은 질화알루미늄(AlN), 질화규소(SiNx), 질화티타늄(TiN) 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 산질화물은 산질화알루미늄(AlON), 산질화규소(SiON), 산질화티타늄(TiON) 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 태양 전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법은 타겟 물질 및 기체를 이용하고,상기 타겟 물질로 Ⅲ족 원소, Ⅳ족 원소, 산화물, 질화물, 산질화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용하고,상기 기체로 아르곤(Ar)/산소(O2), 아르곤(Ar)/질소(N2), 아르곤(Ar)/황화수소(H2S) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용하는 태양 전지의 제조방법.
- 제10항에 있어서,상기 Ⅲ족 원소는 알루미늄(Al)을 포함하고, 상기 Ⅳ족 원소는 규소(Si), 티타늄(Ti) 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 산화물은 산화알루미늄(Al2O3), 산화 규소(SiO2), 산화티타늄(TiO2 또는 TiO4) 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 질화물은 질화알루미늄(AlN), 질화규소(SiNx), 질화티타늄(TiN) 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 산질화물은 산질화알루미늄(AlON), 산질화규소(SiON), 산질화티타늄(TiON) 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 태양 전지의 제조방법.
- 제10항에 있어서,상기 아르곤(Ar)의 유량은 10 sccm 내지 1,000 sccm이고, 상기 아르곤(Ar)/산소(O2), 아르곤(Ar)/질소(N2), 아르곤(Ar)/황화수소(H2S)의 유량비는 10/1 내지 2/1인 태양 전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 유전막은 -1.0 x 1010 cm-2 내지 -1.0 x 1013 cm- 2 의 음성 고정전하 밀도를 가지는 것인 태양 전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 반도체 층의 일면에 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 유전막을 형 성하는 단계 후에 또는 상기 유전막을 패터닝하는 단계 후에, 상기 유전막을 열처리하는 단계를 더 포함하는 태양 전지의 제조방법.
- 제14항에 있어서,상기 유전막을 열처리하는 단계는 300 ℃ 내지 900 ℃에서 1 분 내지 30 분 동안 이루어지는 태양 전지의 제조방법.
- 제14항에 있어서,상기 유전막을 열처리하는 단계는 0.5 SLPM 내지 20 SLPM 유량의 비활성 기체 분위기 또는 질소와 수소의 혼합기체(forming gas) 분위기 하에서 이루어지는 태양 전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 반도체 층의 다른 일면에 제2 전극을 형성하는 단계 이전에, 상기 반도체 층의 다른 일면에 마그네트론 반응성 스퍼터링 방법으로 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하는 태양 전지의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090063121A KR20110005520A (ko) | 2009-07-10 | 2009-07-10 | 태양 전지의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090063121A KR20110005520A (ko) | 2009-07-10 | 2009-07-10 | 태양 전지의 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110005520A true KR20110005520A (ko) | 2011-01-18 |
Family
ID=43612664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090063121A KR20110005520A (ko) | 2009-07-10 | 2009-07-10 | 태양 전지의 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20110005520A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101500942B1 (ko) * | 2014-07-29 | 2015-03-16 | 충남대학교산학협력단 | 태양 전지 제조방법 |
-
2009
- 2009-07-10 KR KR1020090063121A patent/KR20110005520A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101500942B1 (ko) * | 2014-07-29 | 2015-03-16 | 충남대학교산학협력단 | 태양 전지 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101389546B1 (ko) | 표면 패시베이션이 향상된 결정성 실리콘 태양 전지의 제조 방법 | |
| US20110100450A1 (en) | Solar cell and method for manufacturing the same | |
| EP0999598A1 (en) | Solar cell and method for fabricating a solar cell | |
| EP3151286B1 (en) | Solar cell element, method for manufacturing same and solar cell module | |
| WO2009131111A1 (ja) | 太陽電池の製造方法，太陽電池の製造装置，及び太陽電池 | |
| KR20110034931A (ko) | 태양 전지 및 이의 제조 방법 | |
| EP4024476B1 (en) | Photovoltaic cell, method for manufacturing same, and photovoltaic module | |
| EP2317559A2 (en) | Solar cell and method of manufacturing the same | |
| KR20100135618A (ko) | 태양 전지 및 그 제조 방법 | |
| US20120048360A1 (en) | Solar cell and method of manufacturing the same | |
| KR20110062598A (ko) | 적층막 제조방법, 이를 이용한 태양전지의 제조방법 | |
| KR20110077924A (ko) | 태양 전지 및 이의 제조 방법 | |
| KR20120019006A (ko) | 도핑 페이스트, 태양 전지 및 그 제조 방법 | |
| KR100844505B1 (ko) | 질화-산화알루미늄 박막 내의 음성 고정전하를 이용한 박판실리콘 태양전지의 제조방법 | |
| JP6330108B1 (ja) | 高光電変換効率太陽電池及び高光電変換効率太陽電池の製造方法 | |
| KR20100068834A (ko) | 태양 전지의 제조 방법 | |
| CN109041583B (zh) | 太阳能电池元件以及太阳能电池模块 | |
| KR102060709B1 (ko) | 태양 전지의 제조 방법 | |
| KR20110005520A (ko) | 태양 전지의 제조 방법 | |
| KR100366350B1 (ko) | 태양 전지 및 그 제조 방법 | |
| JP5754411B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| KR20110061997A (ko) | 태양 전지 및 이의 제조 방법 | |
| KR101121438B1 (ko) | 태양 전지 및 그 제조 방법 | |
| JP2024521193A (ja) | 太陽電池及びその製造方法 | |
| KR20230027628A (ko) | 태양 전지 및 이의 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |