KR20110020061A - 태양전지의 선택적 에미터 형성방법 및 그 태양전지 제조방법 - Google Patents
태양전지의 선택적 에미터 형성방법 및 그 태양전지 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110020061A KR20110020061A KR1020090077757A KR20090077757A KR20110020061A KR 20110020061 A KR20110020061 A KR 20110020061A KR 1020090077757 A KR1020090077757 A KR 1020090077757A KR 20090077757 A KR20090077757 A KR 20090077757A KR 20110020061 A KR20110020061 A KR 20110020061A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- doped region
- forming
- semiconductor substrate
- doping
- dopant
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 35
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 41
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 24
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 23
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 46
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 46
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 46
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 9
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 6
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N phosphinic chloride Chemical compound ClP=O RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 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
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
-
- 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
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- 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
- H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/068—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
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
본 발명은 태양전지의 선택적 에미터 형성방법 및 그를 이용한 태양전지 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 먼저 실리콘 웨이퍼(100)의 전면에 상기 실리콘 웨이퍼(100)와 다른 도전형의 도펀트를 플라즈마 도핑으로 주입시켜 제 1 도핑영역(102)을 형성하고, 상기 제 1 도핑영역(102)의 상면 일부에 확산 장벽층(104)을 형성한다. 그런 다음 상기 확산 장벽층(104)이 미 형성된 상기 제 1 도핑영역(102)에 상기 제 1 도핑영역(102)과 동일한 도전형의 도펀트를 고온에서 확산시켜 상기 제 1 도핑영역(102)의 일부에 상대적으로 고농도인 제 2 도핑영역(106)이 함께 형성되게 한다. 이때, 상기 제 1 도핑영역(102)과 제 2 도핑영역(106)에 주입된 도펀트가 동시에 활성화된다. 상기 도펀트 활성화 후 상기 확산 장벽층(104)과 상기 제 2 도핑영역(106)이 형성될 때 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 표면에 형성된 실리콘 산화막(PSG 또는 BSG)(미도시)을 제거하여 선택적 에미터를 형성한다. 다른 예로는 제 1 도핑영역과 제 2 도핑영역을 플라즈마 도핑으로 수행하고, 다음에 열산화막 공정을 수행하거나 또는 별도의 도펀트 활성화 공정을 수행하여 선택적 에미터를 형성할 수 있다. 상기 선택적 에미터가 형성된 다음에는 반사 방지막, 전면전극 및 후면전극을 형성하여 태양전지를 제조한다. 그와 같이 본 발명에 따르면, 선택적 에미터를 형성하는 공정 및 이에 따른 태양전지의 전체 제조 공정을 줄일 수 있고, 실리콘 기판 표면에서의 결함 형성을 억제할 수 있는 이점이 있다.
태양전지, 선택적 에미터, 플라즈마 도핑, 이온 도핑, 고온 공정
Description
본 발명은 태양전지에 관한 것으로, 특히 반도체 기판의 전면부에 플라즈마 도핑과 고온확산공정을 이용하여 선택적 에미터를 형성하는 방법 및 그를 이용하여 태양전지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
태양전지의 대표적인 예가 실리콘 태양전지이다.
상기 실리콘 태양전지는 실리콘(Si) 웨이퍼를 기판으로 하여 상기한 실리콘 웨이퍼와 다른 도전형의 반도체 층을 형성하여 제조된다. 기판과 다른 도전형의 반도체 층은 에미터로 작용하며, 조사되는 빛의 반사를 최소화시키기 위하여 실리콘 질화막 또는 산화막의 반사방지층을 도포한 후 전극을 배선한다.
상기 전면전극의 배선은 일반적으로 금속 페이스트를 스크린 프린팅함으로써 달성되는데, 이 경우 실리콘 표면과 전면전극과의 접촉 저항이 높다는 문제점을 가지고 있다.
따라서 실리콘 웨이퍼의 표면과 전면전극의 접촉저항을 낮추기 위하여 Si 기재의 전면에 고농도의 에미터를 형성한 후 전면전극을 배선하는 방법이 채택되고 있다.
그러나 상기 고농도의 에미터가 전면전극이 위치하지 않는 부위까지 형성되는 경우, 표면에 존재하는 고농도의 불순물들이 실리콘 내에 과잉으로 존재함으로써 전하의 수명이 감소하여 태양전지의 작동효율이 저하되는 문제점이 야기된다.
이에 태양전지에서 전면전극이 배선되는 부위를 상대적으로 고농도의 에미터로 형성하는 방법이 제안되었다. 이 방법은 실리콘 웨이퍼의 표면에 고농도의 에미터를 일부만 형성하는 것으로 통상 선택적 에미터(selective emitter) 방식으로 불리고 있다.
그와 같은 선택적 에미터 형성방법으로, 현재까지 다양한 방법이 제안되고 있다. 이를 살펴보기로 한다.
우선 레이저를 이용하는 방법이다. 이는 실리콘 웨이퍼의 전면에 확산 방지막을 형성하고, 그 확산 방지막의 일부를 레이저를 이용하여 선택적으로 개방하고, 도펀트 확산에 의해 고농도 도핑영역을 형성한다. 그 다음에 상기 확산 방지막을 제거한 후 다시 도펀트를 확산시켜 저농도 도핑영역을 형성한다.
또 상기 레이저를 이용하는 방법으로, 실리콘 웨이퍼의 전면에 도펀트를 확산하여 일단 저농도 도핑영역을 형성하고, 확산 방지막을 형성하고, 레이저를 이용하여 일부분을 선택적으로 개방한 후, 그 개방된 영역에 대해 도펀트를 확산하여 고농도 도핑영역을 형성하는 방법도 있다. 이때 상기 확산 방지막은 반사 방지막으로 사용될 수 있다.
또 에치 페이스트(etch paste)를 이용하는 방법도 있다. 이는 에치 페이스트 를 이용하여 선택적 개방 후 도펀트를 확산시키거나 또는 도펀트가 함유된 에치 페이스트를 이용하여 형성하는 방법이다.
그러나, 상기한 종래기술에 의한 선택적 에미터 형성방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
먼저, 저농도 도핑영역과 고농도 도핑영역의 형성 시 2회의 고온 공정이 필요하다.
또 레이저를 이용할 경우에는 그 레이저에 의해 실리콘 웨이퍼의 표면에 결함이 발생할 수 있기 때문에 레이저를 조사한 후에는 결함을 제거하는 공정이 추가로 필요하다.
또 선택적 에미터를 형성하기 위해 형성한 확산 방지막을 반사 방지막으로 이용하는 방법에도 고농도 도핑영역을 형성할 때 상기 반사 방지막의 표면 결함 제거효과가 저하되기 때문에, Voc 및 변환효율이 감소하는 문제가 있다.
또 도펀트 확산 공정에 의해 도핑영역 형성시, 금속과의 접촉 저항을 줄이기 위한 고농도 도핑영역 이외의 저농도 도핑영역에서 쉘로우 접합(shallow junction)을 형성하기 어렵다.
또 에치 페이스트를 이용하는 방법은 다른 방법에 비해 공정 수가 증가하기 때문에, 공정이 복잡하고 제조 단가가 상승하는 문제가 있다.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 1회의 고온 공정으로 고농도 도핑영역과 저농도 도핑영역을 형성하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 반도체 기판 표면에서의 결함 발생을 억제하여 효율을 향상시키기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 반도체 기판의 전면에 그 반도체 기판과 다른 도전형의 도펀트를 확산시켜 제 1 도핑영역을 형성하는 단계; 상기 제 1 도핑영역의 상면 일부에 확산 장벽층을 형성하는 단계; 상기 확산 장벽층이 미 형성된 상기 제 1 도핑영역에 대해 상기 제 1 도핑영역과 동일한 도전형의 도펀트를 다시 확산시켜 상기 제 1 도핑영역에 상대적으로 고농도인 제 2 도핑영역이 함께 형성되게 하면서 상기 제 1 도핑영역과 제 2 도핑영역에 주입된 도펀트가 동시에 활성화되게 하는 단계; 그리고, 상기 도펀트 활성화 후 상기 확산 장벽층과 상기 제 2 도핑영역 형성 시 상기 반도체 기판의 표면에 형성된 실리콘 산화막을 제거하여 선택적 에미터를 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 도핑영역은 플라즈마 도핑 또는 이온 도핑(ion shower doping)에 의해 형성된다.
상기 제 2 도핑영역은 고온확산공정에 의해 형성된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 반도체 기판의 전면에 그 반도체 기판과 다 른 도전형의 도펀트를 확산시켜 제 1 도핑영역을 형성하는 단계; 상기 제 1 도핑영역의 상면 일부에 도핑 마스크를 형성하는 단계; 상기 도핑 마스크가 미 형성된 영역에 대해 상기 제 1 도핑영역과 동일한 도전형의 도펀트를 다시 확산시켜 상기 제 1 도핑영역에 상대적으로 고농도인 제 2 도핑영역이 함께 형성되게 하는 단계; 그리고, 상기 도핑 마스크를 제거하고 상기 반도체 기판의 전면과 후면에 열 산화막을 형성하면서 상기 제 1 도핑영역과 제 2도핑영역에 주입된 도펀트가 동시에 활성화되게 하여 선택적 에미터를 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 도핑영역과 제 2 도핑영역은 플라즈마 도핑 또는 이온 도핑(ion shower doping)에 의해 형성된다.
상기 선택적 에미터 형성 단계는, 상기 도핑 마스크를 제거한 후 고온 열처리 공정을 통해 상기 제 1 도핑영역과 제 2 도핑영역에 주입된 도펀트가 활성화되게 하여 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상술한 방법으로 상기 반도체 기판 표면에 선택적 에미터가 형성된 후 반사 방지막을 형성하는 단계; 상기 반사 방지막이 형성된 상태에서 상기 반도체 기판의 전면과 후면에 각각 전면전극과 후면전극을 형성하는 단계; 그리고 상기 전면전극과 후면전극을 분리하는 단계를 포함하여 태양전지를 제조하는 방법이 제공된다.
본 발명에서는, 1회의 플라즈마 도핑(또는 이온 도핑)과 1회의 고온확산 공정 또는 2회의 플라즈마 도핑(또는 이온 도핑)과 별도의 도펀트 활성화 공정(열 산 화막 공정 또는 고온 열처리 공정)을 통해 반도체 기판의 표면에 선택적 에미터가 형성되게 하고 있다. 이에 따라 1회의 고온 공정만으로 저농도 도핑영역과 고농도 도핑영역을 형성할 수 있어 고온에서의 공정 수를 줄일 수 있다.
또 종래 선택적 에미터 형성 시 레이저 사용으로 인해 발생할 수 있는 반도체 기판 표면에서의 결함 형성을 억제할 수 있어, 이에 따른 추가적인 공정이 생략된다.
따라서, 태양전지의 전체 제조 공정 수 및 고온에서의 공정 수도 줄어들기 때문에 제조원가를 감소할 수 있는 기대가 있다. 게다가, 플라즈마 도핑(또는 이온도핑)에 의해 쉘로우 접합(shallow junction)을 형성할 수 있기 때문에 태양전지 표면에서 단파장 특성 향상에 의한 변환효율 향상을 기대할 수 있다.
이하 본 발명에 의한 플라즈마 도핑에 의해 선택적 에미터가 형성된 태양전지 및 그 제조방법을 첨부된 도면에 도시된 바람직한 실시 예를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 태양전지 제조방법을 보인 단면도이다.
도 1a는 실리콘 웨이퍼의 절단과정에서 손상을 입은 실리콘 표면의 절단 손상을 제거하여 실리콘 웨이퍼의 기계적 강도를 개선하기 위한 식각(saw damage etching) 공정과 표면처리를 위한 텍스처링(texturing) 공정이 수행된 이후의 실리콘 웨이퍼(100)를 나타내고 있다.
도 1a의 공정을 마친 실리콘 웨이퍼(100)의 전면(즉, 태양광을 인가받은 면)에 상기 실리콘 웨이퍼(100)와 다른 도전형의 도펀트를 플라즈마 도핑(plasma doping)으로 주입한다. 그러면 상기 플라즈마 도핑이 수행되어 도펀트 이온이 상기 실리콘 웨이퍼의 표면에 제 1 도핑영역(102)을 형성하게 되고, 이 상태는 도 1b에 도시하고 있다. 이때 상기 플라즈마 도핑은 반응기 내에 실리콘 웨이퍼(100)를 로딩한 상태에서 도펀트 원료가스를 주입하고 플라즈마를 형성하면, 도펀트 양 이온이 플라즈마와 접한 실리콘 웨이퍼(100)의 표면에 낮은 운동에너지로 주입되어 접합되는 것이다. 여기서 상기 플라즈마 도핑은 상온, 상온 이상 500℃ 이하, 아래에서 설명될 고온 확산공정에서 제공되는 온도 이하에서 선택적으로 실시할 수 있다.
도 1c와 같이 상기 제 1 도핑영역(102) 상면 일부에 확산 장벽층(diffusion barrier)(104)을 형성한다. 상기 확산 장벽층(104)은 상기 제 1 도핑영역(102)에서 고농도 도핑영역을 형성할 일부 영역을 제외한 영역에 형성된다. 상기 확산 장벽층(104)은 SiOx, SiNx, Al2O3 등이 사용된다. 그리고 상기 확산 장벽층(104)은, 스크린 인쇄, 잉크젯 프린팅 방식으로 형성하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 추후 공정에서 도핑하고자 하는 영역에 마스크 형성을 위한 포토리소그래피(photolithography) 법을 회피할 수 있다. 하지만 반드시 그렇지 않아도 된다. 즉 상기 제 1 도핑영역(102)이 형성된 실리콘 웨이퍼(100)의 표면에 패턴화된 확산 방지막을 형성할 수 있는 다른 방식도 충분히 가능하다.
상기 확산 장벽층(104)이 형성된 상태에서, 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 표면 에 상기 제 1 도핑영역(102)과 동일한 도전형의 도펀트를 고온 확산법(POCl3 또는 BBr3)을 이용하여 확산시켜 제 2 도핑영역(106)을 형성한다. 상기 제 2 도핑영역(106)은 상기 제 1 도핑영역(102)에서 상대적으로 고농도로 도핑된 영역을 말한다. 그래서 실질적으로 상기 제 1 도핑영역(102)의 일부가 제 2 도핑영역(106)을 포함하게 된다. 도면에서는 상기 제 1 도핑영역(102)의 일부가 제 2 도핑영역(106)으로 변환되고 있지만, 도면 부호는 그대로 인용하여 설명하기로 한다.
한편, 상기 제 2 도핑영역(106)이 고온 확산에 의해 형성될 때, 상기 실리콘 웨이퍼(100)에 상기 플라즈마 도핑으로 주입된 도펀트 이온이 실리콘 웨이퍼(100) 내에서 활성화되어 도펀트 활성화가 이루어지게 된다.
이에 따라 상기 제 1 도핑영역(102)과 제 2 도핑영역(106)에 있는 도펀트의 활성화가 동시에 진행되고, 따라서 전극이 형성될 고농도의 도핑영역과 저농도의 도핑 영역이 동시에 형성된다. 상기 활성화에 따라 상기 제 2 도핑영역(106)의 접합 깊이는 더 커지게 된다. 이와 같이 도펀트가 활성화된 상태가 도 1d에 도시되어 있다.
여기서, 상기 고온 확산 공정시 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 표면에는 도펀트가 함유된 실리콘 산화막(PSG 또는 BSG)(도면 미도시)이 생성되는데, 이후 공정에서 제거된다.
즉, 도 1e에는 상기 실리콘 산화막(PSG 또는 BSG)과 함께 상기 확산 장벽층(104)이 제거된 상태를 나타내고 있다.
다음, 도 1f와 같이 상기 실리콘 산화막 및 확산 장벽층(104)이 제거된 실리콘 웨이퍼(100)의 전면, 즉 제 1 도핑영역(102)과 제 2 도핑영역(106)이 형성된 표면에 반사 방지막(108)을 형성한다.
그리고, 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 전면과 후면에 전면전극(110)과 후면전극(112)을 형성한다. 전면전극(110)과 후면전극(112)이 형성된 상태는 도 1g에 도시하고 있다.
상기 전면전극(110)과 후면전극(112)이 형성된 다음에는, 도면에 미 도시하고 있지만 에지 분리(edge isolation) 공정이 수행된다. 상기 에지 분리 공정은 상기 전면전극(110)과 후면전극(112)을 분리시키는 공정이다. 이는 전면전극(110)과 후면전극(112)이 전기적으로 연결되어 있게 되면 효율이 감소하기 때문이다.
이러한 공정에 따르면 제 1 실시 예는 1회의 플라즈마 도핑과 1회의 고온 확산공정에 의해 고농도 도핑영역과 저농도 도핑영역을 형성하고 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 태양전지 제조방법을 보인 단면도이다.
도 2a는 실리콘 웨이퍼의 절단과정에서 손상을 입은 실리콘 표면의 절단 손상을 제거하여 실리콘 웨이퍼의 기계적 강도를 개선하기 위한 식각(saw damage etching) 공정과 표면처리를 위한 텍스처링(texturing) 공정이 수행된 이후의 실리콘 웨이퍼(200)를 나타내고 있다.
이후, 도 2b와 같이 상기 실리콘 웨이퍼(200)의 전면(즉, 태양광을 인가받은 면)에 상기 실리콘 웨이퍼(200)와 다른 도전형의 도펀트를 플라즈마 도핑(plasma doping)으로 수행하여 제 1 도핑영역(202)을 형성한다. 상기 제 1 도핑영역(202)은 저농도로 도핑된다. 여기서 상기 플라즈마 도핑은 상온, 상온 이상 500℃ 이하, 아래에서 설명될 고온 확산공정에서 제공되는 온도 이하에서 선택적으로 실시할 수 있다.
다음, 도 2c와 같이 상기 저농도 도핑된 상기 제 1 도핑영역(202)의 상면에 도핑 마스크(204)를 형성한다. 상기 도핑 마스크(204)는 상기 실리콘 웨이퍼(200)의 표면에서 고농도 도핑영역을 형성할 일부 영역을 제외한 영역에 형성된다. 상기 도핑 마스크(204)는 SiOx, SiNx, Al2O3 , 포토 레지스터(photo resistor) 등이 사용된다. 그리고 상기 도핑 마스크(204)는, 스크린 인쇄, 잉크젯 프린팅 방식으로 형성하는 것이 바람직하다. 하지만 반드시 그렇지 않아도 된다. 즉 상기 실리콘 웨이퍼(200)의 표면에 고농도 도핑영역의 형성이 가능한 패턴화된 도핑 마스크(204)를 형성할 수 있는 다른 방식도 충분히 가능하다.
상기 도핑 마스크(204)가 형성된 상태에서 상기 제 1 도핑영역(202)과 동일한 도펀트로 다시 플라즈마 도핑을 수행한다. 그러면 상기 플라즈마 도핑은 상기 도핑 마스크(204)가 미 형성된 제 1 도핑영역(202)에 대해 도펀트 주입이 이루어져서 그 부분에 고농도 도핑영역이 형성된다. 상기 고농도 도핑영역을 제 2 도핑영역(206)이라 하기로 한다. 이에, 도 2d와 같이 제 1 도핑영역(202)의 일부가 제 2 도핑영역(206)으로 형성되게 된다. 이때 상기 플라즈마 도핑은 상온, 상온 이 상 500℃ 이하, 아래에서 설명될 고온 확산공정에서 제공되는 온도 이하에서 선택적으로 실시할 수 있다.
상기 도핑 마스크(204)를 제거한다. 이는 도 2e에 도시되어 있다.
상기 도핑 마스크(204)가 제거된 다음에는, 도 2f와 같이 상기 실리콘 웨이퍼(200)의 전면과 후면에 열 산화막(208')(208)을 형성한다. 상기 열 산화막(208')(208)은 상기 실리콘 웨이퍼(200)의 전면 및 후면에서의 표면 결함을 억제하는 기능을 한다. 이때, 상기 열 산화막(208')(208)은 고온 공정에서 이루어지는바, 그 열 산화막(208')(208)이 형성될 때 상기 플라즈마 도핑에 의해 상기 실리콘 웨이퍼(200)에 주입된 도펀트 이온이 활성화된다.
상기 제 1 도핑영역(202)과 제 2 도핑영역(206)이 활성화되면, 상기 도 2g와 같이 상기 실리콘 웨이퍼(200)의 전면에 형성된 열 산화막(208')위에 반사 방지막(210)을 형성한다.
그리고, 상기 실리콘 웨이퍼(200)의 전면과 후면에 전면전극(212)과 후면전극(214)을 형성한다. 상기 후면전극(214) 형성 시에는 상기 열 산화막(208)의 일부를 개방한 후 형성한다. 상기 후면전극(214)은 스크린프린팅, 잉크젯, 에어로졸젯 등을 이용하여 상기 열 산화막(208)의 일부를 개방 없이 바로 형성할 수 있다. 상기 전면전극(212)과 후면전극(214)이 형성된 상태는 도 2h에 도시하고 있다.
한편, 플라즈마 도핑(또는 이온 도핑)으로 에미터를 형성하는 경우에는 별도의 에지 분리(edge isolation) 공정이 필요 없기 때문에 에지 분리 공정을 제거할 수 있다.
이러한 공정에 따르면 제 2 실시 예는 고농도 도핑영역과 저농도 도핑영역을 2회의 플라즈마 도핑으로 실시하고, 열 산화막 공정으로 도펀트 이온을 활성화시키고 있다.
한편, 상기 제 2 실시 예에서 상기 고농도 영역 및 저농도 영역의 활성화를 위해 열 산화막(208')(208)을 형성한 후 수행하고 있지만, 상기 열 산화막(208')(208)을 형성하지 않고 고온 열처리에 의한 도펀트 활성화 공정이 별도로 수행될 수 있다.
이를 도 3에 도시하고 있다. 도 3을 보면, 도 3(a) 내지 도 3(e)는 상기 제 2 실시 예의 도 2(a) 내지 도 2(e)의 공정과 동일하다.
차이가 있는 것은, 도 3(e) 상태에서 실리콘 웨이퍼(300)의 제 1 도핑영역(302)과 제 2 도핑영역(306) 위에 열 산화막을 형성하지 않고 도펀트 활성화 공정을 수행하는 것이다. 그렇게 하면, 도 3(f)와 같이 제 1 도핑영역(302)과 제 2 도핑영역(306)에서 동시에 도펀트가 활성화된다.
그 다음에는 도 3(g)처럼, 상기 제 1 도핑영역(302)과 제 2 도핑영역(306) 위에 반사 방지막(308)을 형성하고, 도 3(h)와 같이 전면전극(310)과 후면전극(312)을 형성한다. 이후 에지 분리 공정은 생략된다.
그와 같이 또 다른 실시 예는 열 산화막을 형성하지 않더라도 상기한 제 2 실시 예와 같이 1회의 플라즈마 도핑과 1회의 고온 공정이 수행되기 때문에, 선택적 에미터를 형성할 수 있는 것이다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재 된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
즉 본 실시 예에서는 실리콘 웨이퍼의 표면에 도펀트를 확산하는 것이 플라즈마 도핑 방식을 적용하여 설명하고 있지만, 이온 도핑(ion shower doping) 방식도 가능하다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 태양전지 제조방법을 보인 단면도
도 2는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 태양전지 제조방법을 보인 단면도
도 3은 도 2의 태양전지 제조방법의 다른 실시 예를 보인 단면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 실리콘 웨이퍼 102 : 제 1 도핑영역
104 : 확산 장벽층 106 : 제 2 도핑영역
108 : 반사 방지막 110 : 전면전극
112 : 후면전극
Claims (7)
- 반도체 기판의 전면에 그 반도체 기판과 다른 도전형의 도펀트를 확산시켜 제 1 도핑영역을 형성하는 단계;상기 제 1 도핑영역의 상면 일부에 확산 장벽층을 형성하는 단계;상기 확산 장벽층이 미 형성된 상기 제 1 도핑영역에 대해 상기 제 1 도핑영역과 동일한 도전형의 도펀트를 다시 확산시켜 상기 제 1 도핑영역에 상대적으로 고농도인 제 2 도핑영역이 함께 형성되게 하면서 상기 제 1 도핑영역과 제 2 도핑영역에 주입된 도펀트가 동시에 활성화되게 하는 단계; 그리고,상기 도펀트 활성화 후 상기 확산 장벽층과 상기 제 2 도핑영역 형성 시 상기 반도체 기판의 표면에 형성된 실리콘 산화막을 제거하여 선택적 에미터를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지의 선택적 에미터 형성방법.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 도핑영역은 플라즈마 도핑 또는 이온 도핑(ion shower doping)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 선택적 에미터 형성방법.
- 제 1항에 있어서,상기 제 2 도핑영역은 고온확산공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 태 양전지의 선택적 에미터 형성방법.
- 반도체 기판의 전면에 그 반도체 기판과 다른 도전형의 도펀트를 확산시켜 제 1 도핑영역을 형성하는 단계;상기 제 1 도핑영역의 상면 일부에 도핑 마스크를 형성하는 단계;상기 도핑 마스크가 미 형성된 영역에 대해 상기 제 1 도핑영역과 동일한 도전형의 도펀트를 다시 확산시켜 상기 제 1 도핑영역에 상대적으로 고농도인 제 2 도핑영역이 함께 형성되게 하는 단계; 그리고,상기 도핑 마스크를 제거하고 상기 반도체 기판의 전면과 후면에 열 산화막을 형성하면서 상기 제 1 도핑영역과 제 2도핑영역에 주입된 도펀트가 동시에 활성화되게 하여 선택적 에미터를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지의 선택적 에미터 형성방법.
- 제 4항에 있어서,상기 제 1 도핑영역과 제 2 도핑영역은 플라즈마 도핑 또는 이온 도핑(ion shower doping)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지의 선택적 에미터 형성방법.
- 제 4항에 있어서,상기 선택적 에미터 형성 단계는, 상기 도핑 마스크를 제거한 후 고온 열처 리 공정을 통해 상기 제 1 도핑영역과 제 2 도핑영역에 주입된 도펀트가 활성화되게 하여 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양전지의 선택적 에미터 형성방법.
- 제 1항 또는 제 2항의 선택적 에미터 형성방법으로 반도체 기판 표면에 선택적 에미터가 형성된 후 상기 반도체 기판 전면에 반사 방지막을 형성하는 단계;상기 반사 방지막이 형성된 상태에서 상기 반도체 기판의 전면과 후면에 각각 전면전극과 후면전극을 형성하는 단계; 그리고,상기 전면전극과 후면전극을 분리하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090077757A KR101161810B1 (ko) | 2009-08-21 | 2009-08-21 | 태양전지의 선택적 에미터 형성방법 및 그 태양전지 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090077757A KR101161810B1 (ko) | 2009-08-21 | 2009-08-21 | 태양전지의 선택적 에미터 형성방법 및 그 태양전지 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110020061A true KR20110020061A (ko) | 2011-03-02 |
| KR101161810B1 KR101161810B1 (ko) | 2012-07-03 |
Family
ID=43929464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090077757A KR101161810B1 (ko) | 2009-08-21 | 2009-08-21 | 태양전지의 선택적 에미터 형성방법 및 그 태양전지 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101161810B1 (ko) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012134061A2 (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | Hanwha Chemical Corporation. | Solar cell and method for manufacturing the same |
| CN103165761A (zh) * | 2013-04-01 | 2013-06-19 | 南通大学 | 一种太阳能电池的制造方法 |
| CN103227238A (zh) * | 2013-04-01 | 2013-07-31 | 廖伟城 | 一种单晶硅太阳能电池的生产工艺 |
| US8664015B2 (en) | 2011-10-13 | 2014-03-04 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Method of manufacturing photoelectric device |
| WO2014158001A1 (ko) | 2013-03-29 | 2014-10-02 | (주)셀트리온 | 2 이상의 인플루엔자 ａ 바이러스 중화 결합 분자를 포함하는 조성물 |
| KR20160080631A (ko) | 2014-12-30 | 2016-07-08 | 광운대학교 산학협력단 | 태양 전지를 위한 대면적 대기압 플라즈마 도핑 시스템 |
| KR20180081442A (ko) * | 2017-01-06 | 2018-07-16 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 제조 방법 |
| CN108598267A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-09-28 | 苏州宝澜环保科技有限公司 | 一种新型异质结太阳能电池及其制备方法 |
| WO2020106116A1 (ko) | 2018-11-23 | 2020-05-28 | (주)셀트리온 | 인플루엔자 바이러스 질환을 치료하기 위한 투여 요법 |
| CN112133792A (zh) * | 2020-10-12 | 2020-12-25 | 青海黄河上游水电开发有限责任公司光伏产业技术分公司 | 一种太阳能电池及其制作方法 |
| CN115148856A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-10-04 | 上饶捷泰新能源科技有限公司 | 一种太阳能电池选择性掺杂方法和制作方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100473530B1 (ko) * | 2002-01-04 | 2005-03-09 | 씨제이 주식회사 | 소풍순기원 생약 복합제 추출물을 함유하는 당뇨병 예방및 치료를 위한 조성물 |
| CN105140334B (zh) * | 2013-04-01 | 2017-04-05 | 南通大学 | 基于逆扩散的太阳能电池选择性掺杂方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7109517B2 (en) * | 2001-11-16 | 2006-09-19 | Zaidi Saleem H | Method of making an enhanced optical absorption and radiation tolerance in thin-film solar cells and photodetectors |
| KR100684655B1 (ko) * | 2005-05-04 | 2007-02-22 | (주)울텍 | 태양전지 디바이스 제조용 인라인 장치 |
| KR100877821B1 (ko) * | 2006-05-01 | 2009-01-12 | 엘지전자 주식회사 | 실리콘 태양전지의 선택적 에미터의 제조방법 |
| US20090142875A1 (en) * | 2007-11-30 | 2009-06-04 | Applied Materials, Inc. | Method of making an improved selective emitter for silicon solar cells |
-
2009
- 2009-08-21 KR KR1020090077757A patent/KR101161810B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012134061A2 (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-04 | Hanwha Chemical Corporation. | Solar cell and method for manufacturing the same |
| WO2012134061A3 (en) * | 2011-03-30 | 2012-11-29 | Hanwha Chemical Corporation. | Solar cell and method for manufacturing the same |
| US8664015B2 (en) | 2011-10-13 | 2014-03-04 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Method of manufacturing photoelectric device |
| WO2014158001A1 (ko) | 2013-03-29 | 2014-10-02 | (주)셀트리온 | 2 이상의 인플루엔자 ａ 바이러스 중화 결합 분자를 포함하는 조성물 |
| CN103165761A (zh) * | 2013-04-01 | 2013-06-19 | 南通大学 | 一种太阳能电池的制造方法 |
| CN103227238A (zh) * | 2013-04-01 | 2013-07-31 | 廖伟城 | 一种单晶硅太阳能电池的生产工艺 |
| KR20160080631A (ko) | 2014-12-30 | 2016-07-08 | 광운대학교 산학협력단 | 태양 전지를 위한 대면적 대기압 플라즈마 도핑 시스템 |
| KR20180081442A (ko) * | 2017-01-06 | 2018-07-16 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지 제조 방법 |
| CN108598267A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-09-28 | 苏州宝澜环保科技有限公司 | 一种新型异质结太阳能电池及其制备方法 |
| WO2020106116A1 (ko) | 2018-11-23 | 2020-05-28 | (주)셀트리온 | 인플루엔자 바이러스 질환을 치료하기 위한 투여 요법 |
| CN112133792A (zh) * | 2020-10-12 | 2020-12-25 | 青海黄河上游水电开发有限责任公司光伏产业技术分公司 | 一种太阳能电池及其制作方法 |
| CN115148856A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-10-04 | 上饶捷泰新能源科技有限公司 | 一种太阳能电池选择性掺杂方法和制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101161810B1 (ko) | 2012-07-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101161810B1 (ko) | 태양전지의 선택적 에미터 형성방법 및 그 태양전지 제조방법 | |
| CN105355678B (zh) | 形成背接触太阳能电池触点的方法 | |
| JP6690859B2 (ja) | 太陽電池内の相対的ドーパント濃度レベル | |
| US20100326504A1 (en) | Solar cell and fabrication method thereof | |
| JP2005310830A (ja) | 太陽電池および太陽電池の製造方法 | |
| JP2010161310A (ja) | 裏面電極型太陽電池および裏面電極型太陽電池の製造方法 | |
| CN105122461A (zh) | 太阳能电池的制造方法 | |
| KR20160096083A (ko) | 자가-정렬된 주입과 캡을 사용한 태양 전지 이미터 영역 제조 | |
| CN103237745B (zh) | 在硅晶片上形成表面纹理的干法蚀刻方法 | |
| US9893224B2 (en) | Emitters of a backside contact solar cell | |
| JP2014112600A (ja) | 裏面電極型太陽電池の製造方法および裏面電極型太陽電池 | |
| KR101160116B1 (ko) | 후면 접합 태양전지의 제조방법 | |
| JPWO2014196253A1 (ja) | ｐ型選択エミッタ形成方法 | |
| WO2015151288A1 (ja) | 太陽電池の製造方法および太陽電池 | |
| KR101161807B1 (ko) | 플라즈마 도핑과 확산을 이용한 후면접합 태양전지의 제조방법 및 그 태양전지 | |
| JP2007019259A (ja) | 太陽電池およびその製造方法 | |
| KR20160061409A (ko) | 태양 전지를 생성하는 방법 | |
| CN116111006A (zh) | 太阳能电池的制备方法和太阳能电池 | |
| KR20150021829A (ko) | 태양전지의 제조방법 | |
| KR20120129292A (ko) | 태양 전지의 제조 방법 | |
| JP2023534500A (ja) | 太陽電池の製造 | |
| CN115803894A (zh) | 太阳能电池的制造 | |
| KR20170119028A (ko) | 후면접합 실리콘 태양전지 제조방법 | |
| KR20110054872A (ko) | 도핑마스크를 이용한 선택적 에미터 형성방법과 태양전지 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |