KR20110009784A - 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 더욱 상세하게는 스스로 정렬된 실리카 구면 모노 층(Silica Sphere Mono-Layer)을 이용한 반응성 이온 에칭(RIE) 텍스쳐링을 적용하여 반응성 이온 에칭 텍스쳐링과 동등 수준의 반사율을 얻을 수 있고, 텍스쳐링(Texturing) 전에 형성된 전면 전극이 반응성 이온 에칭 시행 중에 마스크 역할을 하므로 전면 전극과 전극 아래의 고농도 에미터(Emitter)는 에칭이 되지 않고 전극이 없는 부분만 에칭이 되어 저농도 에미터를 형성하여 선택적인 에미터가 만들어짐으로써, 한 번의 확산(Diffusion)공정과 한 번의 텍스쳐링 공정으로 표면 텍스쳐링과 선택적인 에미터의 제작을 동시에 구현하여 공정을 간소화할 수 있으며, 전면 전극이 텍스쳐링 되지 않은 웨이퍼 표면에 형성됨으로써, 텍스쳐링된 표면에 전극을 형성하는 방법에 비해 균일하게 형성되고, 모스-아이(Moth-Eye) 구조를 적용함으로써, 반응성 이온 에칭 텍스쳐링을 실시한 웨이퍼와 동등 수준의 반사율을 얻을 수 있음은 물론 반응성 이온 에칭 텍스쳐링으로 인한 후 공정 영향을 최소화할 수 있으며, 에미터 층과 전면 전극과의 접촉 저항 감소는 물론 전면 반사율 감소로 인한 빛 흡수 효율을 향상시킬 수 있고, 스크린 프린팅 공정에서 발생되는 Needle Tip의 부러짐 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
태양전지, 모스-아이 구조, 반응성 이온 에칭(RIE), 텍스쳐링(Texturing), 공정 간소화, 반사율 확보, 균일성 향상.
Description
본 발명은 스스로 정렬된 실리카 구면 모노층(Silica Sphere Mono-Layer)을 이용한 반응성 이온 에칭(RIE: Reactive Ion Etching) 텍스쳐링을 적용하여 반응성 이온 에칭 텍스쳐링과 동등 수준의 반사율을 얻을 수 있고, 텍스쳐링(Texturing) 전에 형성된 전면 전극이 반응성 이온 에칭 시행 중에 마스크 역할을 하므로 전면 전극과 전극 아래의 고농도 에미터(Emitter)는 에칭이 되지 않고 전극이 없는 부분만 에칭이 되어 저농도 에미터를 형성하여 선택적인 에미터가 만들어짐으로써, 한 번의 확산(Diffusion)공정과 한 번의 텍스쳐링 공정으로 표면 텍스쳐링과 선택적인 에미터의 제작을 동시에 구현하여 공정을 간소화할 수 있으며, 전면 전극이 텍스쳐링 되지 않은 웨이퍼 표면에 형성됨으로써, 텍스쳐링된 표면에 전극을 형성하는 방법에 비해 균일하게 형성되고, 모스-아이(Moth-Eye) 구조를 적용함으로써, 반응성 이온 에칭 텍스쳐링을 실시한 웨이퍼와 동등 수준의 반사율을 얻을 수 있음은 물론 반응성 이온 에칭 텍스쳐링으로 인한 후 공정 영향을 최소화할 수 있으며, 에미터 층과 전면 전극과의 접촉 저항 감소는 물론 전면 반사율 감소로 인한 빛 흡수 효율을 향상시킬 수 있고, 스크린 프린팅 공정에서 발생되는 Needle Tip의 부러짐 현상을 방지할 수 있는 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조방법에 관한 기술이다.
일반적인 결정질 실리콘(Si)을 기반으로 한 태양 전지는 표면에 빛 흡수를 높이기 위하여 텍스쳐링 공정을 수행한다. 현재 양산 공정에 적용되는 대부분의 텍스쳐링 공정 기술은 습식 화학적 에칭(Wet Chemical Etching)을 기본으로 하고 있는데, 이때 단결정 Si 웨이퍼는 알카리 계열(KOH 등)의 용액으로 텍스쳐링 공정을 수행하고 다결정 Si 웨이퍼는 산 계열(HNO3, HF, CH3COOH 등)의 용액으로 텍스쳐링 공정을 수행한다. 그러나 습식 텍스쳐링 공정은 용액의 소비량이 많고, 얇은 웨이퍼를 사용할 경우에는 웨이퍼가 부러지는 확률이 높아진다. 또한 산 계열의 용액을 사용하는 등방성(Isotropic) 텍스쳐링의 경우, 표면 반사율을 10 % 이하로 줄이는 데 한계가 있다.
표면 반사율을 10 % 이하로 줄일 수 있는 기술로는 반응성 이온 에칭(RIE) 방법을 이용한 건식(Dry) 텍스쳐링 기술이 있는데, 이 기술은 Kyocera에서 개발하여 1986년부터 양산에 적용한 기술이다. 하지만 반응성 이온 에칭 텍스쳐링 공정을 이용한 경우 표면 반사율은 1 % 이하로 현저하게 개선할 수 있지만 텍스쳐링 공정 이후의 Emitter 확산 공정, 반사방지막 형성 공정, 금속화(Metallization) 공정 등의 후 공정 조건이 상당히 제한되고 까다로운 단점이 있다.
도 1은 종래의 태양전지의 제조방법을 나타낸 도면으로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 반응성 이온 에칭 텍스쳐링 방법을 이용한 태양 전지 제작 방법은 먼저, Saw Damage 에칭 후에 반응성 이온 에칭을 이용하여 표면 텍스쳐링을 실시하고, 반도체 웨이퍼 기판에 기판과 다른 Type의 도펀트(Dopant)를 확산시켜 에미터 층을 형성한 다음, 확산 과정에서 발생되는 PSG(Phosphor-Silicate Glass)를 제거한다. PSG 제거가 완료되면 에미터 층 위에 SiNx, SiO2 등과 같은 반사방지막을 코팅하고, 기판 전, 후면에 스크린 프린팅 방식으로 Al, Ag 등과 같은 금속 페이스트(Paste)를 인쇄하여 고온에서 열처리를 실시하면 태양 전지가 완성된다.
표면 반응성 이온 에칭 텍스쳐링 공정은 표면에 나노미터 Scale의 표면 구조(Needle-Like)를 형성하는 공정으로, 이를 통해 만들어진 표면은 입사된 빛의 반사를 현저하게 줄이는 역할을 한다. 이 후, Doping 공정과 PSG 제거 공정을 거치면 pn 접합 공정이 완료된다. pn 접합이 형성되고 나면, 전면에서의 태양광 반사를 최 소화하기 위해서 반사방지막을 코팅하는데, 이 때 형성된 반사방지막은 기판의 품질을 높이는 표면 보호막(Passivation) 역할도 함께 한다.
코팅이 완료되면, 스크린 프린팅 기법으로 전면과 후면에 전극 페이스트를 인쇄한 후 Firing 공정을 진행하여 전면에 전극을 형성하고 후면에 BSF(Back Surface Field)를 형성하면 태양전지가 완성된다.
이때 형성된 전면 전극은 태양광 흡수로 생성된 전자를 수집하는 역할을 하며, 후면에 형성된 전극은 기판 후면에서의 광 반사를 높이고 전자의 재결합을 방지하는 역할을 한다.
반응성 이온 에칭 텍스쳐링 공정을 수행하면, 표면 구조가 나노미터 Scale의 Needle 형상으로 만들어지기 때문에, 에미터 형성 공정, 반사방지막 형성 공정, 금속화 형성 공정 등의 후 공정 프로세스가 매우 까다로워지며, 이로 인해 최적화된 공정 조건을 수립하기가 어렵다.
특히 Needle-Like 구조의 Tip 부분이 상대적으로 고농도 도핑이 되어 표면 재결합(Recombination)을 증가시키고, 스크린 프린팅 공정 중에 Tip 부분이 부러지는 등의 공정 문제가 발생한다.
또한 반응성 이온 에칭 텍스쳐링 공정으로 반사율을 현저하게 감소시킬 수 있는 반면에, 표면적이 증가하여 Voc가 감소되는 원리적인 단점이 있기 때문에, 최소 반사율을 확보할 수 있는 조건이 아니라 최대 변환 효율을 고려한 조건으로 최적화하여 텍스쳐링 공정이 수행되는 단점이 있다.
그러므로 한 번의 확산(Diffusion)공정과 한 번의 텍스쳐링 공정으로 표면 텍스쳐링과 선택적인 에미터의 제작을 동시에 구현하여 공정을 간소화할 수 있고, 텍스쳐링된 표면에 전극을 형성하는 방법에 비해 균일하게 형성되며, 모스-아이(Moth-Eye) 구조를 적용하여 반응성 이온 에칭 텍스쳐링을 실시한 웨이퍼와 동등 수준의 반사율을 얻을 수 있음은 물론 반응성 이온 에칭 텍스쳐링으로 인한 후 공정 영향을 최소화할 수 있고, 에미터 층과 전면 전극과의 접촉 저항 감소는 물론 전면 반사율 감소로 인한 빛 흡수 효율을 향상시킬 수 있으며, 스크린 프린팅 공정을 에서 발생되는 Needle Tip의 부러짐 현상을 방지할 수 있는 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조방법의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
이에 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 착상된 것으로서, 스스로 정렬된 실리카 구면 모노층(Silica Sphere Mono-Layer)을 이용한 반응성 이온 에칭(RIE) 텍스쳐링을 적용하여 반응성 이온 에칭 텍스쳐링과 동등 수준의 반사율을 얻을 수 있는 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 텍스쳐링(Texturing) 전에 형성된 전면 전극이 반응성 이온 에칭 시행 중에 마스크 역할을 하므로 전면 전극과 전극 아래의 고농도 에미터(Emitter)는 에칭이 되지 않고 전극이 없는 부분만 에칭이 되어 저농도 에미터를 형성하여 선택적인 에미터가 만들어짐으로써, 한 번의 확산(Diffusion)공정과 한 번의 텍스쳐링 공정으로 표면 텍스쳐링과 선택적인 에미터의 제작을 동시에 구현하여 공정을 간소화할 수 있는 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 전면 전극이 텍스쳐링 되지 않은 웨이퍼 표면에 형성됨으로써, 텍스쳐링된 표면에 전극을 형성하는 방법에 비해 균일하게 형성되는 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 모스-아이(Moth-Eye) 구조를 적용함으로써, 반응성 이온 에칭 텍스쳐링을 실시한 웨이퍼와 동등 수준의 반사율을 얻을 수 있음은 물론 반응성 이온 에칭 텍스쳐링으로 인한 후 공정 영향을 최소화할 수 있는 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 에미터 층과 전면 전극과의 접촉 저항 감소는 물론 전면 반사율 감소로 인한 빛 흡수 효율을 향상시킬 수 있는 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 스크린 프린팅 공정에서 발생되는 Needle Tip의 부러짐 현상을 방지할 수 있는 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조방법은 Saw Damage 에칭 공정을 수행하여 Wafering 시 발생된 표면의 결함 및 Damage를 제거하는 단계(a)와; 텍스쳐링 공정을 실시하기 전에 고농도 확산 공정을 실시하여 고농도 에미터층을 형성하는 단계(b)와; 상기 에미터층을 형성한 후에는 잔류물인 PSG(Phosphor-Silicate Glass) 또는 BSG(Boro-Silicate Glass)를 제거하는 단계(c)와; 상기 고농도 에미터층이 형성된 후 전면 전극 금속화 공정을 수행하는 단계(d)와; 상기 전면 전극이 형성되면 실리카 구면(또는 입자)이 함유된 콜로이드 용액을 웨이퍼 위에 코팅하여 모노층(Mono-Layer)을 형성하는 단계(e)와; 상기 실리카 구면 모노 층을 마스크 층으로 적용하여 반응성 이온 에칭을 실시하면 실리카 구면이 없는 부분의 에미터 층만 에칭되어 원기둥 모양의 모스-아이 표면 구조가 형성되는 단계(f)와; 상기 에칭 마스크로 사용된 실리카 구면 모노 층을 제거하는 단계(g)와; 상기 실리카 구면 모노 층이 제거된 표면에 반사방지막을 형성하지 않고 표면 Passivation을 실시하는 단계(h); 를 포함함을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 단계(h)를 에미터 층 위에 반사 방지막을 웨이퍼 전면에 코팅하는 단계(i)와, 상기 전면 전극 부분에 형성된 반사 방지막을 레이저를 이용하여 선택적으로 제거하여 태양 전지 기판 전면부의 형성하는 단계(j)로 대체하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 단계(b)에서, 상기 확산 공정시 도핑 방법은 튜브형 전기로(Tube Furnace)를 이용한 확산, 벨트형 전기로(Belt Furnace)를 이용한 스핀 도펀트 확산, 플라즈마 도핑, 스프레이 도펀트 확산 중에서 어느 하나로 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 단계(c)에서, 상기 PSG(Phosphor-Silicate Glass)는 n형 에미터이고, BSG(Boro-Silicate Glass)는 p형 에미터인 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 단계(d)에서, 상기 전면 전극은 스크린 프린팅, 잉크 제트, 에어로졸 제트 기법 중에서 어느 하나로 수행하며, 전극은 Ni, Ag, Cr, Al과 같은 금속 페이스트로 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 단계(e)에서, 상기 모노 층의 형성은 스핀 코팅, 스프레이, 졸-겔, 딥핑(Dipping) 방법 중에서 선택하여 기판 위에 도포하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 단계(f)에서, 상기 에칭은 반응성 이온 에칭, 플라즈마 에칭 중에서 선택하여 수행하고, 상기 에칭시 사용하는 가스는 F 계열 또는 Cl 계열과 같은 반응 가스를 사용하되, 이에 국한하지 않고 금속, 실리카 구면과 반도체 기판 간의 에칭 선택도가 좋은 가스를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 단계(h)에서, 상기 표면 Passivation은 H2 플라즈마 또는 NH3 플라즈마를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 있어서, 상기 단계(i)에서, 반사방지막 형성은 화학적 증기 증착(CVD), 스퍼터링, 열 산화(Thermal Oxidation), 스프레이 방식 중에서 선택하여 형성하되, SiO2, SiNx, Al2O3, SiOxNy와 같이 굴절률 1.1 ~ 2.5 사이의 굴절률을 가지는 유전체 물질을 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조방법은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 본 발명은 스스로 정렬된 실리카 구면 모노층(Silica Sphere Mono-Layer)을 이용한 반응성 이온 에칭(RIE) 텍스쳐링을 적용하여 반응성 이온 에칭 텍스쳐링과 동등 수준의 반사율을 얻을 수 있다.
둘째, 본 발명은 텍스쳐링(Texturing) 전에 형성된 전면 전극이 반응성 이온 에칭 시행 중에 마스크 역할을 하므로 전면 전극과 전극 아래의 고농도 에미터(Emitter)는 에칭이 되지 않고 전극이 없는 부분만 에칭이 되어 저농도 에미터를 형성하여 선택적인 에미터가 만들어짐으로써, 한 번의 확산(Diffusion)공정과 한 번의 텍스쳐링 공정으로 표면 텍스쳐링과 선택적인 에미터의 제작을 동시에 구현하여 공정을 간소화할 수 있다.
셋째, 본 발명은 전면 전극이 텍스쳐링 되지 않은 웨이퍼 표면에 형성됨으로써, 텍스쳐링된 표면에 전극을 형성하는 방법에 비해 균일하게 형성된다.
넷째, 본 발명은 모스-아이(Moth-Eye) 구조를 적용함으로써, 반응성 이온 에칭 텍스쳐링을 실시한 웨이퍼와 동등 수준의 반사율을 얻을 수 있음은 물론 반응성 이온 에칭 텍스쳐링으로 인한 후 공정 영향을 최소화할 수 있다.
다섯째, 본 발명은 에미터층과 전면 전극과의 접촉 저항 감소는 물론 전면 반사율 감소로 인한 빛 흡수 효율을 향상시킬 수 있다.
여섯째, 본 발명은 스크린 프린팅 공정에서 발생되는 Needle Tip의 부러짐 현상을 방지할 수 있다.
이하 첨부된 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시 예를 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명인 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조방법을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명은 반응성 이온 에칭 방법을 이용하여 Moth-Eye 구조의 표면 구조를 형성하는 것으로, 먼저 Saw Damage 에칭된 반도체 웨이퍼 기판에 텍스쳐링 공정을 먼저 시행하지 않고, 기판과 다른 Type의 도펀트를 고농도로 확산시켜 고농도 에미터 층을 형성한 다음, 전면 금속화를 실시하여 전면 전극을 제작한다. 이후에 전면 전극 제작이 완료되면, 실리카 구면(또는 입자)이 함유된 콜로이드 용액을 웨이퍼 위에 코팅하고 건조시킨다. 이때, 코팅된 실리카 구면 모노 층은 Hexagonal Packing 구조로 스스로 정렬(Self-Align)되며, 스스로 정렬된 실리카 구면 모노 층을 마스크 층으로 적용하여 반응성 이온 에칭(RIE)를 실시하면 Moth-Eye 구조의 표 면이 형성되는 것이다.
도 2(a)는 본 발명의 일실시예에 따른 H-Plasma Passivation 적용된 태양 전지 Cell의 제조 공정 흐름도이고, 도 2(b)는 본 발명의 일실시예에 따른 ARC 적용된 태양 전지 Cell의 제조 공정 흐름도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 태양 전지 전면의 제조의 개략도이다.
도 2(a) 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 태양 전지 Cell의 제조 공정 흐름은 다음과 같은데, 먼저, Saw Damage 에칭 공정을 수행하여 Wafering 시 발생된 표면의 결함 및 Damage를 제거한 후, 텍스쳐링 공정을 실시하기 전에 고농도 확산 공정을 실시하여 표면에 40 ohm/Sq. 이하의 고농도 에미터층을 형성한다. 이때, 도핑 방법은 튜브형 전기로를 이용한 확산, 벨트형 전기로를 이용한 스핀 도펀트 확산, 플라즈마 도핑, 스프레이 도펀트 확산 중에서 어느 하나로 수행되는 것이다.
이후 에미터층을 형성한 후에는 잔류물인 PSG(Phosphor-Silicate Glass) 또는 BSG(Boro-Silicate Glass)를 제거한다. 여기서, 상기 PSG(Phosphor-Silicate Glass)는 n형 에미터이고, BSG(Boro-Silicate Glass)는 p형 에미터인 것이다.
고농도 에미터 층 형성이 완료되면, 도 3에서와 같이, 전면 전극의 금속화 공정을 수행한다. 상기 전면 전극은 스크린 프린팅, 잉크 제트, 에어로졸 제트 기법 중에서 어느 하나로 수행하며, 전극은 Ni, Ag, Cr, Al과 같은 금속 페이스트를 인쇄한 다음 고온 열처리(Firing)를 실시하여 형성하는데, 이때, 형성된 전극은 텍스쳐링되지 않은 웨이퍼 표면에 형성되기 때문에, 텍스쳐링된 표면에 전극을 형성 하는 방법에 비해 균일하게 형성되는 것이다.
상기 전면 전극이 형성되면, 반응성 이온 에칭(RIE) 방법을 이용하여 웨이퍼 표면에 Moth-Eye 구조를 형성한다. Moth-Eye 구조를 적용하면 반응성 이온 에칭 텍스쳐링을 실시한 웨이퍼와 동등 수준의 반사율을 얻을 수 있으며, 반응성 이온 에칭 텍스쳐링으로 인한 후 공정 영향을 최소화할 수 있다.
상기 Moth-Eye 구조의 제작 방법은 우선, 스핀 코팅, 스프레이, 졸-겔, 딥핑(Dipping) 방법 중에서 선택하여 실리카 구면(또는 입자)이 함유된 콜로이드 용액을 웨이퍼 위에 코팅한다. 이때, 코팅된 실리카 구면은 스스로 정렬하여 Hexagonal Packing 구조의 모노 층을 형성하는데, 스스로 정렬(Self-Align)된 실리카 구면 모노 층을 마스크 층으로 적용하여 반응성 이온 에칭을 실시하면 실리카 구면이 없는 부분의 에미터 층만 에칭되어 원기둥 모양의 Moth-Eye 표면 구조가 형성된다. 여기서, 상기 에칭은 반응성 이온 에칭, 플라즈마 에칭 중에서 선택하여 수행하고, 상기 에칭시 사용하는 가스는 F 계열 또는 Cl 계열과 같은 반응 가스를 사용하되, 이에 국한하지 않고 금속, 실리카 구면과 반도체 기판 간의 에칭 선택도가 좋은 가스를 이용하여 수행하는 것이다.
이와 같이 스스로 정렬된 실리카 구면 모노 층을 이용한 반응성 이온 에칭 텍스쳐링을 적용하면, 반응성 이온 에칭 텍스쳐링과 동등 수준의 반사율을 얻을 수 있으며, 또한 텍스쳐링 전에 형성된 전면 전극이 반응성 이온 에칭을 수행하는 중에 마스크 역할을 하여 전면 전극과 전극 아래의 고농도 에미터는 에칭되지 않고, 전극이 없는 부분만 에칭되어 저농도 에미터를 형성함으로써, 선택적인 에미터가 만들어진다. 이와 같은 방법은 한 번의 확산 공정과 한 번의 텍스쳐링 공정으로, 표면 텍스쳐링과 선택적인 에미터의 제작을 동시에 구현하여 공정을 간소화할 수 있는 것이다.
상기 공정이 완료되면, 에칭 마스크로 사용된 실리카 구면 모노 층을 제거하고, 화학적 증기 증착(CVD), 스퍼터링, 열 산화, 스프레이 방식 중에서 선택하여 에미터 층 위에 SiO2, SiNx, Al2O3, SiOxNy와 같이 굴절률 1.1 ~ 2.5 사이의 굴절률을 가지는 유전체 물질로 반사방지막을 웨이퍼 전면에 코팅하고, 전면 전극 부분에 형성된 반사방지막을 레이저를 이용하여 선택적으로 제거하면 태양 전지 기판 전면부의 형성이 완성되는 것이다.
상기 형성된 전면 전극은 그 자체로 전면 전극 기능을 하거나, 전극의 저항을 낮추고 전극 Aspect Ratio를 높이기 위하여 추가적으로 도금 공정을 진행할 수도 있는 것이다. 도금 공정에 사용되는 대표적인 물질은 Cu, Sn, Ni, Ag, Cr 등 또는 상기 물질들의 혼합물이 있다.
상기 반사방지막 제작 단계에서, 반사방지막을 형성하지 않고 H2, NH3 플라즈마를 이용하여 표면 Passivation을 실시한 후 태양 전지 제작을 완료할 수도 있다. 이 경우에는 추가적인 도금 공정을 실시할 수 없다. 또한 상기 H2 플라즈마 또는 NH3 플라즈마 Passivation은 보호막을 형성하는 공정이 아니라 일종의 표면처리 공정인 것이다.
태양 전지 후면 부분에 대한 공정은 공정 처음 또는 중간에 수행될 수 있으 며, 또한 전면 공정이 완전히 진행한 후 수행할 수도 있다.
이와 같은 방법으로 전, 후면 전극 제작 공정까지 완료되면 함몰형 태양 전지가 완성되는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 종래의 태양전지의 제조방법을 나타낸 도면.
도 2(a)는 본 발명의 일실시예에 따른 H-Plasma Passivation 적용된 태양 전지 Cell의 제조 공정 흐름도.
도 2(b)는 본 발명의 일실시예에 따른 ARC 적용된 태양 전지 Cell의 제조 공정 흐름도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 태양 전지 전면의 제조의 개략도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
301 : Saw Damage 에칭된 기판 표면
302 : 고농도 에미터 층
303 : 전면 전극
304 : 실리카 구면 모노 층
305 : 고농도 도핑 에미터 층
306 : Moth-Eye 표면 구조(저농도 도핑 에미터 층)
307 : 실리카 구면 모노 층이 제거된 기판 표면
308 : 반사 방지막
309 : 레이저로 ARC가 제거된 전면 전극
Claims (10)
- 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조방법에 있어서,Saw Damage 에칭 공정을 수행하여 Wafering 시 발생된 표면의 결함 및 Damage를 제거하는 단계(a)와;텍스쳐링 공정을 실시하기 전에 고농도 확산 공정을 실시하여 고농도 에미터층을 형성하는 단계(b)와;상기 에미터층을 형성한 후에는 잔류물인 PSG(Phosphor-Silicate Glass) 또는 BSG(Boro-Silicate Glass)를 제거하는 단계(c)와;상기 고농도 에미터층이 형성된 후 전면 전극 금속화 공정을 수행하는 단계(d)와;상기 전면 전극이 형성되면 실리카 구면(또는 입자)이 함유된 콜로이드 용액 을 웨이퍼 위에 코팅하여 모노층(Mono-Layer)을 형성하는 단계(e)와;상기 실리카 구면 모노 층을 마스크 층으로 적용하여 반응성 이온 에칭을 실시하면 실리카 구면이 없는 부분의 에미터 층만 에칭되어 원기둥 모양의 모스-아이 표면 구조가 형성되는 단계(f)와;상기 에칭 마스크로 사용된 실리카 구면 모노 층을 제거하는 단계(g)와;상기 실리카 구면 모노 층이 제거된 표면에 반사방지막을 형성하지 않고 표면 Passivation을 실시하는 단계(h); 를 포함함을 특징으로 하는 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 단계(h)를 에미터 층 위에 반사 방지막을 웨이퍼 전면에 코팅하는 단계(i)와, 상기 전면 전극 부분에 형성된 반사 방지막을 레이저를 이용하여 선택적으로 제거하여 태양 전지 기판 전면부의 형성하는 단계(j)로 대체하는 것을 특징으로 하는 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,태양 전지의 후면 전극을 공정 처음, 중간, 전면 공정이 완전히 진행한 후 제작자가 필요한 때에 수행하는 것을 특징으로 하는 모스-아이 구조를 이용한 태양 전지의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 단계(b)에서, 상기 확산 공정시 도핑 방법은 튜브형 전기로를 이용한 확산, 벨트형 전기로를 이용한 스핀 도펀트 확산, 플라즈마 도핑, 스프레이 도펀트 확산 중에서 어느 하나로 수행되는 것을 특징으로 하는 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 단계(c)에서, 상기 PSG(Phosphor-Silicate Glass)는 n형 에미터이고, BSG(Boro-Silicate Glass)는 p형 에미터인 것을 특징으로 하는 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 단계(d)에서, 상기 전면 전극은 스크린 프린팅, 잉크 제트, 에어로졸 제트 기법 중에서 어느 하나로 수행하며, 전극은 Ni, Ag, Cr, Al과 같은 금속 페이스트로 형성하는 것을 특징으로 하는 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 단계(e)에서, 상기 모노 층의 형성은 스핀 코팅, 스프레이, 졸-겔, 딥핑(Dipping) 방법 중에서 선택하여 기판 위에 도포하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 단계(f)에서, 상기 에칭은 반응성 이온 에칭, 플라즈마 에칭 중에서 선택하여 수행하고, 상기 에칭시 사용하는 가스는 F 계열 또는 Cl 계열과 같은 반응 가스를 사용하되, 이에 국한하지 않고 금속, 실리카 구면과 반도체 기판 간의 에칭 선택도가 좋은 가스를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 단계(h)에서, 상기 표면 Passivation은 H2 플라즈마 또는 NH3 플라즈마를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조방법.
- 제 2항에 있어서,상기 단계(i)에서, 반사방지막 형성은 화학적 증기 증착(CVD), 스퍼터링, 열 산화, 스프레이 방식 중에서 선택하여 형성하되, SiO2, SiNx, Al2O3, SiOxNy와 같이 굴절률 1.1 ~ 2.5 사이의 굴절률을 가지는 유전체 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 모스-아이 구조를 이용한 태양전지의 제조방법.
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