KR20110011053A - Back contact solar cells and method for manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 후면전극 태양전지에 관한 것으로, 특히 반도체 기판에 가공된 홀에는 전도성 물질이 채워지고 반도체 기판 전면에는 TCO층이 형성되는 후면전극 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
태양전지의 전극은 태양전지의 전면과 후면에 각각 형성되지만, 상기 전면에 형성되는 전극은 태양 광에 대한 흡수율을 감소(shadowing loss)시키고 있다. The electrodes of the solar cell are formed on the front and rear surfaces of the solar cell, respectively, but the electrodes formed on the front face reduce the shadowing loss to sunlight.
그렇기 때문에 태양전지의 효율 향상을 위하여 전면에 형성되는 전극의 면적은 최대한 미세패턴으로 하여 좁게 하는 것이 일반적인 추세이다. 하지만 이 경우에도 전면에 형성된 전극 면적만큼 태양 광을 흡수하지 못하고 있다.Therefore, in order to improve the efficiency of solar cells, the general trend is to narrow the area of the electrode formed on the front surface to have a fine pattern as much as possible. However, even in this case, sunlight does not absorb as much as the electrode area formed on the front surface.
따라서, 태양전지 전면에서 전극에 의한 흡수율 감소를 원천적으로 없애기 위하여, 전극 모두를 후면에 설치하는 후면전극 구조의 태양전지가 개발되었다.Therefore, in order to fundamentally eliminate the reduction of absorption by the electrode at the front of the solar cell, a solar cell having a back electrode structure in which all the electrodes are installed at the rear has been developed.
상기 후면전극 태양전지는 실리콘 웨이퍼의 전면으로 입사된 태양 광에 의해 생성된 전자가 상기 실리콘 웨이퍼의 내부를 가로질러 후면에 형성된 전극으로 전달되는 구조이다.The back electrode solar cell has a structure in which electrons generated by sunlight incident on the front surface of the silicon wafer are transferred to an electrode formed on the back surface across the inside of the silicon wafer.
하지만, 상기 실리콘 웨이퍼의 전면에서 생성된 전자가 후면에 형성된 전극까지 전달될 때, 상기 실리콘 웨이퍼의 두께로 인한 내부 저항으로 인하여 대부분의 전자가 전달되는 못하는 경향이 있다. 이는 태양전지의 효율 저하로 이어진다. However, when the electrons generated on the front surface of the silicon wafer are transferred to the electrode formed on the back surface, most of the electrons are not transferred due to the internal resistance due to the thickness of the silicon wafer. This leads to a decrease in efficiency of the solar cell.
이를 해결하기 위해서는 고품질, 고가의 실리콘 웨이퍼를 사용해야 하지만, 이렇게 하면 태양전지의 가격이 올라갈 수밖에 없다. To solve this problem, high-quality, expensive silicon wafers must be used, but the price of solar cells is inevitably raised.
그래서, 실리콘 웨이퍼에 홀(hole)을 가공하여 전하 수집률을 향상시키는 구조가 제안된바 있고, 대표적인 예로 'Advent Solar' 사의 EWT 태양전지를 들 수 있다.Therefore, a structure for improving charge collection rate by processing holes in silicon wafers has been proposed, and an example is EWT solar cell of 'Advent Solar'.
도 1에는 'Advent Solar' 사의 EWT 태양전지의 개략적인 구성도가 도시되어 있다. 1 is a schematic diagram of an EWT solar cell of 'Advent Solar'.
도 1을 보면, EWT 태양전지는 실리콘 웨이퍼(1)에 홀(2)이 가공되고, 그에 의해 형성된 실리콘 웨이퍼(1')의 전면과 후면 일부분, 그리고 홀 주위에 에미터 확산 영역(3)이 형성된다. 그리고 후면에는 베이스 전극(5)과 에미터 전극(7)이 형성된다. 참고로 도면에서는 홀(2) 가공으로 인해 실리콘 웨이퍼를 1'로 표시하고 있지만, 실제로는 하나의 셀(cell) 단위 실리콘 웨이퍼이다. Referring to FIG. 1, an EWT solar cell has
도 1과 같이 구성하면, 상기 실리콘 웨이퍼(1')의 전면과 후면 일부분, 그리고 홀 주위에서 p-n 접합이 형성되기 때문에, 입사된 태양 광에 의해 생성된 전하는 에미터 확산영역(3)을 통해 전극까지 원활하게 이동할 수 있다. As shown in FIG. 1, since a pn junction is formed around the front and rear portions of the
이는 앞서 설명한 바 있는 일반적인 후면전극 태양전지 구조에서 효율을 향상시키기 위해 고품질, 고가의 웨이퍼를 사용하지 않아도 되는 장점이 있다. This has the advantage of not having to use a high-quality, expensive wafer in order to improve efficiency in the general back-electrode solar cell structure described above.
하지만, 'Advent Solar' 사의 EWT 태양전지는 다음과 같은 문제점이 있다.However, EWT solar cells of 'Advent Solar' have the following problems.
즉, 상기 에미터 확산 영역은 상대적으로 높은 저항값을 가진다. 이는 전하의 이동을 어렵게 만들어 손실을 가져온다. 그렇기 때문에 전하의 이동 거리를 최대한 단축하기 위해서는 상기 실리콘 웨이퍼에 그만큼 홀을 많이 형성시켜야 한다. That is, the emitter diffusion region has a relatively high resistance value. This makes the transfer of charges difficult and results in loss. Therefore, in order to shorten the movement distance of the charge as much as possible, as many holes should be formed in the silicon wafer.
만약 상기 에미터 확산영역의 저항값을 작게 하기 위해 고농도 도핑을 하면, 실리콘 웨이퍼의 전면에 입사되는 단파장 빛이 흡수되어 광 응답 특성, 특히 'blue response' 효과가 저하되게 된다.If a high concentration of doping is performed to reduce the resistance of the emitter diffusion region, short wavelength light incident on the front surface of the silicon wafer is absorbed, thereby degrading the optical response characteristic, in particular, the 'blue response' effect.
결국, 이를 기초로 하면 통상적인 '12.5㎝ × 12.5㎝' 크기의 실리콘 웨이퍼에서 최적화된 에미터 확산 영역의 저항값이 정해질 수밖에 없는데, 이는 약 30 ~ 50Ω/㎝2 이고, 홀 개수는 약 15000개 이상이어야 한다.As a result, on the basis of this, the resistance value of the optimized emitter diffusion region in a typical '12 .5 cm x 12.5 cm 'silicon wafer can be determined, which is about 30 to 50 mW / cm 2 and the number of holes is about 15000. Must be at least
따라서 종래 EWT 태양전지는 약 15,000개 이상의 홀을 가공해야 하기 때문에 그만큼 생산성이 저하되는 문제를 초래한다. Therefore, the conventional EWT solar cell has to process about 15,000 or more holes, causing a problem that the productivity is reduced by that.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 후면전극 태양전지에서 저항손실을 적게 하면서 전하의 이동이 원활하게 하도록 하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, and to facilitate the transfer of charges while reducing the resistance loss in the back electrode solar cell.
본 발명의 다른 목적은 실리콘 웨이퍼에 홀의 개수를 상대적으로 적게 형성하도록 하기 위한 것이다. Another object of the present invention is to form a relatively small number of holes in a silicon wafer.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 반도체 기판에 홀을 형성하는 홀 형성단계; 상기 반도체 기판의 전체 면적에 대해 불순물을 도핑하여 에미터 영역을 형성하는 에미터 영역 형성단계; 상기 홀에 전도성 물질을 충진하는 충진단계; 상기 반도체 기판의 전면에 투명 전도막(TCO:Transparent Conducting Oxide)을 형성하는 단계; 그리고, 상기 반도체 기판의 후면에 베이스 전극을 형성하는 전극 형성단계를 포함하여 구성된다. According to a feature of the present invention for achieving the above object, forming a hole in the semiconductor substrate; An emitter region forming step of forming an emitter region by doping impurities to the entire area of the semiconductor substrate; A filling step of filling a conductive material in the hole; Forming a transparent conducting oxide (TCO) on the entire surface of the semiconductor substrate; And an electrode forming step of forming a base electrode on a rear surface of the semiconductor substrate.
상기 홀에 충진된 전도성 물질은 에미터 전극으로 사용된다. The conductive material filled in the hole is used as an emitter electrode.
상기 충진단계에서, 상기 전도성 물질을 TCO 물질로 대체하여 충진할 수 있다.In the filling step, the conductive material may be replaced by a TCO material.
상기 홀에 상기 TCO 물질을 충진하면 상기 전극 형성단계에서 에미터 전극을 형성해야 한다. Filling the TCO material in the hole should form an emitter electrode in the electrode forming step.
상기 충진 단계 이후에, 상기 반도체 기판의 후면에 형성된 에미터를 제거하 는 에미터 제거단계; 상기 반도체 기판의 후면에 패시베이션층을 형성하는 패시베이션층 형성단계; 상기 패시베이션층에 컨택트 홀(contact hall)을 형성하는 컨택트 홀 형성단계; 그리고, 상기 형성된 컨택트 홀에 전극을 형성하는 전극 형성단계로 수행될 수 있다. An emitter removing step of removing the emitter formed on the rear surface of the semiconductor substrate after the filling step; Forming a passivation layer on a back surface of the semiconductor substrate; A contact hole forming step of forming a contact hole in the passivation layer; The electrode forming step may be performed to form an electrode in the formed contact hole.
상기 에미터는 저농도로 쉘로우 도핑(shallow doping)을 수행하여 형성한다. The emitter is formed by performing shallow doping at low concentrations.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 홀(hall)이 형성된 상태에서 불순물 도핑이 이루어진 반도체 기판; 상기 홀에 충진된 전도성 물질; 상기 반도체 기판의 전면에 형성된 투명 전도막(TCO); 그리고, 상기 반도체 기판의 후면에 형성된 베이스 전극 및 에미터 전극을 포함하여 구성된다. According to another feature of the invention, the semiconductor substrate is impurity doping in the form of a hole (hole); A conductive material filled in the hole; A transparent conductive film (TCO) formed on the entire surface of the semiconductor substrate; And a base electrode and an emitter electrode formed on the rear surface of the semiconductor substrate.
상기 반도체 기판에 형성된 홀의 개수는 40개/㎠ 이하이다.The number of holes formed in the semiconductor substrate is 40 pieces /
상기 전도성 물질은 금속 또는 투명 전도막(TCO)을 형성하는 물질이다.The conductive material is a material forming a metal or a transparent conductive film (TCO).
상기 투명 전도막은 산화인듐주석(ITO : Indium Tin Oxide), 알루미늄 아연 산화물(AZO : Aluminum Zinc Oxide), 인듐과 아연 산화물(IZO : Indium Zinc Oxide), 갈륨과 아연 산화물(GZO : Gallium zinc Oxide)이다. The transparent conductive film is indium tin oxide (ITO), aluminum zinc oxide (AZO), indium zinc oxide (IZO: indium zinc oxide), gallium and zinc oxide (GZO: gallium zinc oxide). .
본 발명에서는, EWT 구조의 태양전지에서 홀이 형성된 반도체 기판에 대해 불순물 도핑을 하여 에미터를 형성한 후, 홀에는 전도성 물질을 채우고 반도체 기판 전면에는 TCO층을 형성하고 있다. 아울러 반도체 기판의 후면에는 베이스 전극 및 에미터 전극을 형성한다. 이렇게 하면, 반도체 기판의 전면에 빛이 입사되어 생성된 전하는 에미터가 아닌 TCO층과 전도성 물질을 따라 전극으로 이동하게 된다. In the present invention, an emitter is formed by doping an impurity doped to a semiconductor substrate in which a hole is formed in a solar cell having an EWT structure, and then filling a hole with a conductive material and forming a TCO layer on the entire surface of the semiconductor substrate. In addition, a base electrode and an emitter electrode are formed on the rear surface of the semiconductor substrate. In this way, the charge generated by the light incident on the front surface of the semiconductor substrate is moved to the electrode along the TCO layer and the conductive material rather than the emitter.
따라서 종래 EWT 구조의 태양전지에 비해 저항손실이 낮아지고, 에미터층을 저농도로 도핑할 수 있어 단파장에서의 응답 특성이 향상되는 효과가 있다. Therefore, the resistance loss is lowered compared to the conventional EWT solar cell, and the emitter layer can be doped at a low concentration, thereby improving the response characteristics at short wavelengths.
그리고 이와 같은 특성으로 인해 반도체 기판에 홀 형성시 종래 EWT 구조의 태양전지보다 홀 개수를 적게 형성할 수 있다. 이는 공정 시간과 비용을 절감할 수 있고, 생산시 생산 효율 증대를 기대할 수 있다. In addition, due to such a characteristic, when forming holes in a semiconductor substrate, the number of holes may be less than that of a solar cell having a conventional EWT structure. This can reduce process time and cost, and can be expected to increase production efficiency during production.
이하 본 발명의 후면전지 태양전지 및 그 제조방법의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명은 후면전극 특히 EWT 구조의 태양전지에서 종래보다 전극으로서의 전하 이동을 용이하게 하기 위한 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment of a back cell solar cell of the present invention and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is to facilitate the transfer of charge as an electrode in the back electrode, especially in the solar cell of the EWT structure than the conventional.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따라 후면전지 태양전지의 공정을 설명하는 단면도가 도시되어 있다.2 is a cross-sectional view illustrating a process of a back cell solar cell according to a first embodiment of the present invention.
도 2a는 태양전지 셀을 제조하기 위해 식각(saw damage etching) 및 텍스처링(texturing)이 완료된 소정 도전형을 가지는 실리콘 웨이퍼이다.FIG. 2A is a silicon wafer having a predetermined conductivity type that has completed saw damage etching and texturing to manufacture a solar cell.
도 2b와 같이 상기 실리콘 웨이퍼에 다수의 홀(hole)을 형성한다. 이때 상기 홀의 개수는 종래 '12.5㎝ × 12.5㎝' 크기의 실리콘 웨이퍼에 형성된 약 15000개보다 상대적으로 적게 형성하게 된다. 이는 본 실시 예에 따라 EWT 태양전지가 가지는 저항손실과 단파장 응답특성 간의 관계가 개선되기 때문에 가능하다. 그리고 도 2b는 홀 형성과 함께, 홀 형성시 발생하는 각종 손상(damage) 등이 제거된 실리콘 웨이퍼가 된다. 즉 상기 홀 형성 후 별도의 제거 공정(damage removal etching)을 수행하여 상기 각종 손상 등을 제거해주고 있다. 상기 제거공정은 도 2a의 식각(saw damage etching) 처리시에 함께 할 수 있다. 즉 도 2a 및 도 2b의 공정 중 일부는 순서가 변경되어도 상관없다.As shown in FIG. 2B, a plurality of holes are formed in the silicon wafer. At this time, the number of the holes is relatively less than about 15000 formed in the silicon wafer of the '12 .5cm × 12.5cm 'size. This is possible because the relationship between the resistance loss and the short wavelength response characteristic of the EWT solar cell is improved according to the present embodiment. 2B is a silicon wafer in which various damages and the like generated during hole formation are removed together with hole formation. That is, after the hole is formed, a damage removal etching is performed to remove various damages. The removal process may be performed during the saw damage etching process of FIG. 2A. That is, some of the processes of FIGS. 2A and 2B may be changed in order.
한편, 도 2b는 도면에서는 실리콘 웨이퍼(100)가 복수 개로 구분되는 것으로 보이나, 실제로는 하나의 실리콘 웨이퍼(100)에서 홀(102)이 형성되는 것이다. 하지만 설명의 편의를 위해 홀(102)에 의해 구분된 실리콘 웨이퍼(100)를 도면부호 100'으로 표시하기로 한다. 이후 설명에서는 상기 실리콘 웨이퍼를 도면부호 100 또는 100'으로 부여하여 설명하기도 한다.In FIG. 2B, although the
다음, 도 2c와 같이 상기 실리콘 웨이퍼(100')의 전면적에 대해 불순물을 도핑시켜 에미터층(104)을 형성한다. 즉 상기 실리콘 웨이퍼(100')의 전면, 후면, 측면(즉 홀과 접해있는 부분)에 대해 p-n 접합을 형성한다. 상기 불순물 도핑은 상기 실리콘 웨이퍼(100')가 p-타입이면 인(phosphorous)을 주입하고, n-타입이면 붕소(boron)를 주입하여 에미터층(104)을 형성한다. 이때 상기 불순물은 쉘로우 도핑(shallow doping)을 수행하여 에미터층(104)이 저농도로 도핑되게 한다. 이는 실리콘 웨이퍼(100')에서 생성된 전하가 상기 에미터층(104)을 통해 이동하지 않고 후술하는 TCO층(108)을 통해 이동하기 때문이다. 따라서 상기 에미터층(104)의 저농도 도핑이 가능하다. 이는 실리콘 웨이퍼(100')의 단파장 응답특성을 향상시키는 요인이 된다. 그리고, 도 2c의 실리콘 웨이퍼(100')는 상기 에미터층(104)의 형성시에 실리콘 웨이퍼(100')의 표면에 형성된 실리콘 산화막인 PSG(n-타입 에미터인 경우) 또는 BSG(P-타입 에미터인 경우)가 제거된 상태이기도 한다. 참고로, 본 실시 예에서는 상기 실리콘 웨이퍼(100')의 전면에 형성된 에미터층을 '전면 에미터 층', 후면에 형성된 에미터층을 '후면 에미터층'이라 칭하여 설명하기로 한다.Next, as shown in FIG. 2C, the
상기 실리콘 웨이퍼(100')에 홀(102)의 형성이 완료되면, 상기 홀(102) 부분에 전도성 물질을 채우고 소결(sintering) 처리하여, 도 2d와 같이 형성한다. 이때 상기 전도성 물질은 에미터 전극(106)의 역할을 하고, 사용되는 물질의 예로 금속 페이스트가 이용될 수 있다. When the formation of the
한편, 상기 에미터 전극(106)의 기능을 수행하기 위해 상기 홀(102) 부분에 전도성 물질을 채울 때, 상기 실리콘 웨이퍼(100')의 후면에는 상기 전도성 물질이 전극모양이 되게 형성하는 것이 좋다. 그리고, 상기 금속 페이스트 대신 TCO(Transparent Conducting Oxide)을 형성하는 물질을 사용할 수도 있다. 만약 TCO 물질을 사용할 경우, 아래에서 설명할 베이스 전극(110)을 형성할 때 에미터 전극(106)을 형성하는 공정이 수행되어야 한다.Meanwhile, when the conductive material is filled in the
다음, 상기 홀(102)에 전도성 물질이 채우진 다음은 상기 실리콘 웨이퍼(100')의 전면에 투명 전도막(TCO : Transparent Conducting Oxide)(108)을 형성한다. 상기 TOC층(108)은 실질적으로 전면 에미터층과 전도성 물질이 충진된 홀(102) 부분 위에 형성되게 된다. 이런 상태가 도 2e에 도시되어 있다. 상기 TCO층(108)은 진공증착방법, 스프레이 방법 등을 이용하여 형성한다. Next, after the conductive material is filled in the
한편, 상기 TCO층(108)은 비저항이 낮고, 표면에서의 패시베이션(passivation) 기능을 수행하고, 또 표면으로 입사되는 빛의 반사율이 낮은 물질인 것이 바람직하다. 예로 산화인듐주석(ITO : Indium Tin Oxide), 알루미늄 아연 산화물(AZO : Aluminum Zinc Oxide), 인듐과 아연 산화물(IZO : Indium Zinc Oxide), 갈륨과 아연 산화물(GZO : Gallium zinc Oxide) 등이 있다. 그래서 상기 TCO층(108)은 상기 실리콘 웨이퍼(100')의 전면에서 전하의 이동 경로로 제공될 수 있다. On the other hand, the
다음에는 상기 실리콘 웨이퍼(100')의 후면에 베이스 전극(100)을 형성해야 한다. 이를 위해 상기 실리콘 웨이퍼(100')의 후면에 형성된 에미터 전극(106) 부분을 제외하고 나머지 후면 에미터층을 습식 에칭(wet etching) 또는 건식 에칭(dry etching) 등의 에칭 방법으로 제거한다. 상기 후면 에미터층까지 제거된 실리콘 웨이퍼(100')를 도 2f에 도시하고 있다. 물론, 상기 후면 에미터층을 제거하지 않고, 상기 베이스 전극(110)이 형성될 부분에 컨택트 홀을 형성할 수도 있다.Next, the
상기 도 2f와 같이 후면 에미터층이 제거되면, 도 2g와 같이 상기 실리콘 웨이퍼(100')의 후면에 베이스 전극(110)을 형성한다. 상기 베이스 전극(110)은 공지된 전극 형성방법 등으로 형성할 수 있다. When the back emitter layer is removed as shown in FIG. 2F, the
상기와 같은 공정에 따라 완성된 태양전지는, 실리콘 웨이퍼(100)에서 생성된 전하가 TCO층(108) 및 전도성 물질이 충진된 홀(102) 부분을 따라 에미터 전극(106)으로 이동된다. 즉, 실리콘 웨이퍼(100)의 전면에 태양 광이 인가되면 전하가 생성되고, 상기 생성된 전하는 상기 실리콘 웨이퍼(100)에 도핑된 에미터층(104)을 통하여 이동하지 않고 TCO 물질과 전도성 물질을 따라 이동하는 것이다. 이는 저항손실을 감소시킬 수 있고 입사된 빛의 단파장 응답 특성을 향상시킬 수 있다. 아울러 상기한 특성으로 인하여 종래 EWT 구조의 태양전지보다 홀 개수를 상대적으로 적게 형성할 수 있다.In the solar cell completed according to the above process, the charge generated in the
도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 후면전지 태양전지의 공정을 설명하는 단면도가 도시되어 있다. 제 2 실시 예를 설명함에 있어 앞서 설명한 제 1 실시 예와 동일한 공정에 대해서는 간략하게 설명한다. 3 is a cross-sectional view illustrating a process of a back cell solar cell according to a second embodiment of the present invention. In describing the second embodiment, the same process as the first embodiment described above will be briefly described.
도 3a는 소정 도전형을 가지는 실리콘 웨이퍼(200)이다.3A illustrates a
도 3b와 같이 상기 실리콘 웨이퍼(200)에 다수의 홀(201)을 형성한다. 도 3b에서는 상기 홀(201) 형성 후 식각공정(saw damage etching)공정, 손상 제거공정(damage removal etching), 텍스처링(texturing) 및 세정공정이 수행된다.As shown in FIG. 3B, a plurality of
그런 다음, 도 3c와 같이 상기 실리콘 웨이퍼(200')의 전면적에 대해 불순물을 도핑시켜 에미터층(202)을 형성하고, 에미터층(202) 형성시 발생한 실리콘 산화막인 PSG 또는 BSG을 제거한다. Then, as shown in FIG. 3C, the
이후, 도 3d와 같이 상기 홀(201)에 전도성 물질(204)을 채우고 소결 처리한다. 이때 상기 전도성 물질(204)은 도면에서와 같이 전면 에미터층 및 후면 에미터층과 수평되게 채우도록 한다. Thereafter, as illustrated in FIG. 3D, the
상기 홀(201)에 전도성 물질이 채워진 다음에는, 도 3e와 같이 상기 실리콘 웨이퍼(200')의 전면에 TCO층(206)을 형성한다. 상기 TCO층(206)은 실질적으로 전면 에미터층의 표면과 전도성 물질이 충진된 홀 부분 위에 형성된다.After the conductive material is filled in the
상기 TCO층(206)이 형성되면 도 3f에 도시된 바와 같이 후면 에미터층을 제거하고, 상기 제거된 부분에 도 3g와 같이 패시베이션층(passivation layer)(208)을 형성한다. When the
도 3h는 상기 패시베이션층(208)에 베이스 전극 및 에미터 전극의 형성을 위한 컨택트 홀(210)이 형성된 것을 나타내고 있다. 상기 컨택트 홀(210)은 전극 패턴용 마스크를 패시베이션층(208) 위에 형성한 후 식각하는 방법을 이용하거나, 레이저를 이용하여 직접 형성할 수 있다. 3H illustrates that a
도 3h와 같이 컨택트 홀(210)이 형성되면, 도 3i와 같이 컨택트 홀(210)을 통해 실리콘 웨이퍼(200')의 표면에 후면전계(BSF)(212)을 형성시킨다. 상기 후면전계(212)는 상기 실리콘 웨이퍼(200')의 내부에서 형성되는 전하를 보다 효율적으로 후면으로 분리시키는 역할을 한다. 이와 같은 후면전계(212)는 일반적으로 고온 열처리 공정에 의해 형성된다. When the
상기 컨택트 홀(210)을 통해 베이스 전극(214) 및 에미터 전극(215)을 형성한다. 전극까지 형성된 예가 도 3j에 도시하고 있다. The
이러한 과정에 따라 태양전지 셀이 완성된다. This process completes the solar cell.
한편, 상기 TCO층(206)은 상기 패시베이션층(208)이 형성된 후에 형성할 수도 있다. 즉 도 3e의 TCO층(206)은 도 3d의 공정 이후 어느 공정에서나 형성 가능하지만, 후 공정에 의한 열적 손상 및 화합물(chemical)에 의한 손상 등을 받지 않는 순서로 공정을 진행하여도 무방하다. 가장 바람직하게는 상기 TCO층(206) 부분은 도 3j의 후면전계(BSF)(212)을 형성한 후에 형성하는 것이다. 이로 인하여 후면전계(BSF)(212) 형성시 고온 열처리 공정에 의한 TCO층(206)의 손상을 줄일 수 있다. The
상기 제 2 실시 예도 실리콘 웨이퍼(200)의 전면에 TCO층(206)이 형성되고, 실리콘 웨이퍼(200)에 가공 형성된 홀(201)에는 전도성 물질이 채워진 상태이기 때문에, 그 TCO층(206) 및 전도성 물질이 충진된 홀(201)을 따라 실리콘 웨이퍼(200)에서 생성된 전하는 후면 전극으로 이동하게 된다. In the second embodiment, since the
한편, 본 실시 예에서 상기 실리콘 웨이퍼(100)(200)에 가공 형성된 홀(102)(201)에 채워지는 전도성 물질을 2개의 전도성 물질을 조합하여 제공할 수 있다. 즉 전도성 물질은 홀(102)(201)에 채워진 후 소결 등의 공정을 통해 홀(102)(201)과 접하고 있는 에미터층(104)(202)과 접합이 이루어진다. 그래서 상기 에미터층(104)(202)의 표면과 접촉되고 있는 부분에는 에미터층(104)(202)과 접합이 쉬운 전도성 물질로 하고, 나머지 부분은 전하의 이동이 용이한 전도성 물질로 조합할 수 있다. Meanwhile, in the present exemplary embodiment, the conductive material filled in the
또, 상기 TCO층(108)(206) 위로 실리콘 질화막 및 반사 방지막을 추가로 더 형성할 수도 있다.Further, a silicon nitride film and an anti-reflection film may be further formed on the TCO layers 108 and 206.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 기존의 EWT 태양전지 구조에서 전하의 이동경로인 에미터층을 이용하지 않고 TCO층과 홀에 충진된 전도성 물질을 따라 후면전극으로 이동하게 하고 있어, 종래 EWT 태양전지에서의 단점인 저항 손실과 단파장에서의 응답특성을 개선할 수 있게 된다. 또 그만큼 실리콘 웨이퍼에 홀 개수를 적게 형성할 수 있다. As described above, in the conventional EWT solar cell structure, the present invention allows the rear electrode to move along the conductive material filled in the TCO layer and the hole without using an emitter layer, which is a charge transfer path. It is possible to improve the resistance loss and short-wave response characteristics, which are disadvantages. In addition, the number of holes in the silicon wafer can be reduced by that much.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The rights of the present invention are not limited to the embodiments described above, but are defined by the claims, and those skilled in the art can make various modifications and adaptations within the scope of the claims. It is self-evident.
도 1은 'Advent Solar' 사의 EWT 태양전지의 개략적인 구성도1 is a schematic configuration diagram of an EWT solar cell of 'Advent Solar'
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따라 후면전지 태양전지의 공정을 설명하는 단면도2 is a cross-sectional view illustrating a process of a back cell solar cell according to a first embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따라 후면전지 태양전지의 공정을 설명하는 단면도3 is a cross-sectional view illustrating a process of a back cell solar cell according to a second embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100 : 실리콘 웨이퍼 102 : 홀(hall)100
104 : 에미터층 106 : 전도성 물질, 에미터 전극104
108 : TCO층 110 : 베이스 전극108: TCO layer 110: base electrode
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