KR20110020659A - Back junction solar cell having improved rear structure and method for manufacturing therof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A back junction solar cell having an improved rear structure and a method for manufacturing thereof are provided to improve the inter reflection of a semiconductor substrate by preventing the incident light on the front side of semiconductor substrate from going out through a back side. CONSTITUTION: In a back junction solar cell having an improved rear structure and a method for manufacturing thereof, a base region(102) and an emitter region(104) are formed in the back side of a semiconductor substrate(100). A passivation layer(106) is formed on the base region and the emitter region. Contact holes(106a,106b) are formed in the passivation layer. A base electrode(110) and an emitter electrode(130) are contacted with the base region and emitter region through the contact hole An insulating layer(120) is formed between the base electrode and the emitter electrode.

Description

개선된 후면구조를 구비한 후면접합 태양전지 및 그 제조방법{Back junction solar cell having improved rear structure and method for manufacturing therof}Back junction solar cell having improved rear structure and method for manufacturing therof}

본 발명은 후면접합 태양전지에 관한 것으로, 특히 반도체 기판의 전면에 입사된 빛이 후면을 통해 빠져나가지 못하게 하도록 하는 개선된 후면구조를 구비한 후면접합 태양전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a back junction solar cell, and more particularly, to a back junction solar cell having an improved back structure that prevents light incident on the front surface of a semiconductor substrate from escaping through the back surface, and a manufacturing method thereof.

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 제거하여 빛의 입사를 최대화시키도록 전극 모두를 후면에 설치하는 후면접합 구조의 태양전지가 개발되었다. Accordingly, a solar cell having a back junction structure has been developed in which all electrodes are installed on the rear surface of the solar cell to maximize the incident light by eliminating the decrease in absorption by the electrode.

도 1은 일반적인 후면접합 태양전지의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a general back junction solar cell.

도 1을 보면, 반도체 기판(10)의 전면은 표면처리(texturing)된 상태에서 전면전계영역(FSF)(11)과 반사 방지막(12)이 순차적으로 형성된다. 이는 빛의 반사율을 감소시키고 흡수 효율은 높이기 위한 것이다.Referring to FIG. 1, the front surface of the semiconductor substrate 10 is sequentially formed with the front field region (FSF) 11 and the anti-reflection film 12 in a texturing state. This is to reduce the reflectance of the light and to increase the absorption efficiency.

상기 반도체 기판(10)의 후면에는 베이스 영역(14)과 에미터 영역(16)이 서로 이격되게 형성된다. 이때 상기 베이스 영역(14)과 에미터 영역(16)은 단차지게 형성된다. 이는 상기 베이스 영역(14)과 에미터 영역(16)을 형성할 때 식각 공정을 통해 상기 반도체 기판(10)의 일부가 제거되기 때문이다. The base region 14 and the emitter region 16 are formed on the rear surface of the semiconductor substrate 10 to be spaced apart from each other. At this time, the base region 14 and the emitter region 16 are formed stepped. This is because part of the semiconductor substrate 10 is removed through an etching process when the base region 14 and the emitter region 16 are formed.

상기 베이스 영역(14)과 에미터 영역(16)에는 소정 두께의 패시베이션층(passivation layer)(18)이 형성된다. 이때 상기 패시베이션층(18)도 단차 구조를 이루는 상기 베이스 영역(14)과 에미터 영역(16) 위에 형성되기 때문에, 전체적인 모양은 단차 구조가 된다. A passivation layer 18 having a predetermined thickness is formed on the base region 14 and the emitter region 16. At this time, since the passivation layer 18 is also formed on the base region 14 and the emitter region 16 forming the stepped structure, the overall shape becomes a stepped structure.

상기 패시베이션층(18)에는 전극 형성을 위한 컨택트 홀(contact hole)홀이 형성된다. 상기 컨택트 홀은 다양한 방법, 예를 들어 레이저, 에치 페이스트, 패턴화된 마스크 등을 이용하여 형성한다. In the passivation layer 18, a contact hole hole for forming an electrode is formed. The contact holes are formed using various methods, for example, lasers, etch pastes, patterned masks, and the like.

상기 컨택트 홀을 통해 금속전극(20)(22)이 형성된다. 즉 상기 베이스 영역(14)에는 베이스 전극(20)이 접촉되고, 상기 에미터 영역(16)에는 에미터 전극(22)이 접촉된다. Metal electrodes 20 and 22 are formed through the contact holes. That is, the base electrode 20 is in contact with the base region 14, and the emitter electrode 22 is in contact with the emitter region 16.

한편, 상기한 구조를 가지는 일반적인 후면접합 태양전지의 후면 전체 면적에서 반도체기판(10), 패시베이션층(18), 금속전극(20 또는 22)이 구성된 영역의 비율을 살펴보면, 우선 상기 반도체기판(10)과 금속전극(20 또는 22)으로 이루어진 영역(A)은 상기 후면 전체면적에서 약 2.5% 정도를 차지한다. 또 상기 반도체기판(10), 후면 패시베이션층(18)과 금속전극(20 또는 22)으로 이루어진 영역(B)은 79% 정도가 된다. 또 상기 반도체 기판(10)과 패시베이션층(18)으로만 이루어진 영역(C)은 18.5% 정도이다. On the other hand, when the ratio of the region consisting of the semiconductor substrate 10, the passivation layer 18, the metal electrode 20 or 22 in the entire rear surface area of the general back junction solar cell having the above structure, first, the semiconductor substrate 10 ) And the area A consisting of the metal electrodes 20 or 22 occupy about 2.5% of the entire rear surface area. In addition, the region B including the semiconductor substrate 10, the back passivation layer 18, and the metal electrodes 20 or 22 is about 79%. In addition, the region C composed only of the semiconductor substrate 10 and the passivation layer 18 is about 18.5%.

이러한 구조에 따르면, 상기 영역 'C'가 존재함으로써, 상기 반도체 기판(10)의 전면에 입사된 빛이 영역 'C'을 통해 반도체 기판(10) 밖으로 빠져나갈 확률이 존재한다. 즉, 상기 반도체 기판(10)에 입사된 빛이 후면까지 도달할 때, 후면 표면과의 입사각이 24.4°이하가 되면 빛이 상기 영역 'C'을 통해 반도체 기판 밖으로 빠져나가게 된다. 이는 태양전지의 성능 및 효율을 저하시키는 원인이 된다.According to this structure, since the region 'C' exists, there is a probability that the light incident on the front surface of the semiconductor substrate 10 exits the semiconductor substrate 10 through the region 'C'. That is, when the light incident on the semiconductor substrate 10 reaches the rear surface, the light exits out of the semiconductor substrate through the region 'C' when the incident angle with the rear surface becomes less than 24.4 °. This causes a decrease in the performance and efficiency of the solar cell.

이를 해결하기 위해 상기 베이스 전극(20)과 에미터 전극(22)을 더 넓게 형성할 수도 있다. 하지만 이 경우 베이스 전극(20)과 에미터 전극(22)과의 간격 격차가 협소해짐으로써, 전극 간의 단락(short) 가능성이 존재한다. 이 또한 태양전지의 성능 저하를 초래한다.In order to solve this problem, the base electrode 20 and the emitter electrode 22 may be formed wider. In this case, however, the gap between the base electrode 20 and the emitter electrode 22 is narrowed, so that there is a possibility of shorting between the electrodes. This also causes the performance of the solar cell.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 후면접합 태양전지에서 반도체 기판 전면에 입사된 빛이 후면을 통해 외부로 빠져나가지 못하도록 후면접합 태양전지의 개선된 후면구조를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an improved rear structure of a back junction solar cell such that light incident on the front surface of the semiconductor substrate in the back junction solar cell does not escape to the outside through the back side.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 후면에 형성된 베이스 영역 및 에미터 영역; 상기 베이스 영역과 에미터 영역을 포함하여 상기 반도체 기판 후면의 전면적에 형성된 후면 패시베이션층; 상기 후면 패시베이션 층에 형성된 컨택트 홀; 상기 컨택트 홀을 통해 상기 베이스 영역 및 에미터 영역과 접촉하는 베이스 전극 및 에미터 전극; 그리고, 상기 베이스 전극과 에미터 전극 사이에 형성된 절연막을 포함하되, 상기 에미터 전극은 그 폭이 넓게 연장 형성되어 상기 베이스 전극 아래부분 까지 형성되게 된다.According to a feature of the invention for achieving the above object, a semiconductor substrate; A base region and an emitter region formed on a rear surface of the semiconductor substrate; A back passivation layer formed on the entire surface of the back surface of the semiconductor substrate including the base region and the emitter region; A contact hole formed in the back passivation layer; A base electrode and an emitter electrode contacting the base area and the emitter area through the contact hole; In addition, an insulating film formed between the base electrode and the emitter electrode is included, and the emitter electrode is formed to extend to the lower portion of the base electrode.

상기 절연막은, 전기적으로 절연되는 유전체이고, 이산화규소(Si02), 질화규소(SiNx), 산화알루미늄(Al2O3) 중 하나이다. The insulating film is a dielectric that is electrically insulated and is one of silicon dioxide (Si0 2 ), silicon nitride (SiNx), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ).

본 발명의 다른 특징에 따르면, 반도체 기판의 후면에 불순물을 주입하여 베이스 영역과 에미터 영역을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판의 후면 표면에 패시베이션층을 형성하는 단계; 상기 패시베이션층에 전극 형성용 컨택트 홀을 형성하는 단계; 상기 컨택트 홀 중에서 베이스 전극용 컨택트 홀에 베이스 전극을 형성하 는 단계; 상기 베이스 전극의 노출된 일부를 차폐하도록 절연막을 형성하는 단계; 그리고, 상기 컨택트 홀 중에서 에미터 전극용 컨택트 홀에 에미터 전극을 형성하되, 상기 에미터 전극은 그 폭을 넓게 연장하여 상기 베이스 전극의 아래 부분까지 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다. According to another feature of the invention, the step of implanting impurities in the back surface of the semiconductor substrate to form a base region and an emitter region; Forming a passivation layer on a back surface of the semiconductor substrate; Forming a contact hole for forming an electrode in the passivation layer; Forming a base electrode in a contact hole for a base electrode among the contact holes; Forming an insulating film to shield an exposed portion of the base electrode; And forming an emitter electrode in the contact hole for the emitter electrode among the contact holes, wherein the emitter electrode extends to a lower portion of the base electrode.

상기 절연막은 상기 베이스 전극과 상기 에미터 전극 간의 단락(short) 발생을 방지한다. The insulating layer prevents a short circuit between the base electrode and the emitter electrode.

상기 에미터 전극의 연장된 부분은 상기 반도체 기판의 전면에 입사된 빛이 후면을 관통하여 빠져나가지 못하게 한다. The extended portion of the emitter electrode prevents light incident on the front surface of the semiconductor substrate from penetrating through the rear surface.

상기 절연막은 인쇄방법 또는 진공증착방법으로 형성한다. The insulating film is formed by a printing method or a vacuum deposition method.

본 발명에서는, 후면접합형 태양전지의 베이스 전극, 절연막, 에미터 전극을 순서대로 형성하여 베이스 전극과 에미터 전극 사이에 절연막이 위치되게 하고, 아울러 에미터 전극은 베이스 전극까지 그 폭을 넓게 연장시켜서 태양전지의 후면 구조를 변경하고 있다. In the present invention, the base electrode, the insulating film, and the emitter electrode of the back-junction solar cell are sequentially formed so that the insulating film is positioned between the base electrode and the emitter electrode, and the emitter electrode extends its width to the base electrode. By changing the rear structure of the solar cell.

따라서 반도체 기판의 전면에 입사된 빛이 에미터 전극의 연장된 부분에 의해 후면을 통해 외부로 빠져나가는 것이 방지되고, 결국 반도체 기판 내부에서의 반사 성능이 현저하게 향상되어, 태양전지의 전류 값을 상승시키는 효과를 기대할 수 있다. Therefore, the light incident on the front surface of the semiconductor substrate is prevented from escaping to the outside through the rear surface by the extended portion of the emitter electrode, and the reflection performance inside the semiconductor substrate is remarkably improved, thereby improving the current value of the solar cell. The synergistic effect can be expected.

이하 본 발명의 개선된 후면구조를 구비한 후면접합 태양전지 및 그 제조방 법의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment of a back junction solar cell having an improved back structure of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 실시 예에서는 설명의 편의를 위해 n형 실리콘 웨이퍼를 사용한다. 그리고 상기 실리콘 웨이퍼의 비저항은 실리콘 태양전지에서 일반적인 1Ω㎝ 수준 정도이고, 또 두께는 현재 널리 사용되고 있는 150 ~ 200㎛ 정도이다. 하지만 상기 비저항과 두께는 상기와 같이 반드시 한정하지 않아도 상관없다. In this embodiment, an n-type silicon wafer is used for convenience of description. And the specific resistance of the silicon wafer is about 1 Ω㎝ level, which is common in silicon solar cells, and the thickness is about 150 ~ 200㎛ currently widely used. However, the specific resistance and thickness do not have to be limited as described above.

그리고 베이스 영역과 에미터 영역은 일정 간격 이격되면서 서로 단차가 있도록 형성하는 것을 예를 들어 설명하기로 한다. In addition, the base region and the emitter region will be described by way of example so that the steps are spaced apart from each other at regular intervals.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 후면접합 태양전지의 제조방법을 보인 단면도이다. 2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a back junction solar cell according to a preferred embodiment of the present invention.

우선, 도 2a에는 후면에 베이스 영역(102), 에미터 영역(104) 및 그 위에 패시베이션층(106)이 형성되고, 전면에 전면전계영역(107)과 반사 방지막(108)이 형성된 실리콘 웨이퍼(100)를 도시하고 있다. First, in FIG. 2A, a silicon wafer having a base region 102, an emitter region 104, and a passivation layer 106 formed thereon, and a front electric field region 107 and an anti-reflection film 108 formed thereon 100 is shown.

특히 도 2a에 도시된 실리콘 웨이퍼(100)의 후면은, 일반적인 후면접합 태양전지의 제조공정에 따르면 대략 수 번의 열 산화막 형성공정과 식각 공정에 의해 형성되는 것이다. 이러한 제조 공정을 간단하게 설명하면, 에칭(saw damage etching) 공정이 완료된 n형 실리콘 웨이퍼(100)의 한 면(즉, 태양 광이 입사되는 반대면)에 에미터 영역(p+층)(104)을 형성하고 그 위에 열 산화막을 형성한다. 그리고, 상기 열 산화막 중 일부 영역, 즉 이어지는 후속공정에서 베이스 영역(n+층)(102)이 형성될 부분을 제외한 부분에 스크린 인쇄법 등으로 에치 레지스트(etch resist)를 인쇄한다. 이후, 상기 에치 레지스트가 미 인쇄된 부분에 형성된 열 산화막을 식각하고, 상기 에치 레지스트를 제거한 다음, 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 표면을 소정 깊이로 식각한다. 이때 식각 깊이는 상기 에미터 영역(p+층)(104)의 접합깊이보다 크면 된다. 상기 식각 공정이 완료되면, 상기 식각된 실리콘 웨이퍼의 표면에 'POCl3(옥시염화인)'과 같은 액체 도펀트 소스를 원료로 하여 베이스 영역(n+층)(102)을 형성한다.In particular, the back surface of the silicon wafer 100 illustrated in FIG. 2A is formed by a plurality of thermal oxide film formation processes and etching processes according to a general manufacturing process of a back junction solar cell. In brief description of the manufacturing process, the emitter region (p + layer) 104 is formed on one side (that is, the opposite side to which sunlight is incident) of the n-type silicon wafer 100 in which the saw damage etching process is completed. And a thermal oxide film is formed thereon. Then, an etch resist is printed on a portion of the thermal oxide film, that is, a portion except for a portion where the base region (n + layer) 102 is to be formed in a subsequent process. Thereafter, the thermal oxide film formed on the portion where the etch resist is not printed is etched, the etch resist is removed, and the surface of the silicon wafer 100 is etched to a predetermined depth. In this case, the etching depth may be larger than the junction depth of the emitter region (p + layer) 104. When the etching process is completed, a base region (n + layer) 102 is formed on the surface of the etched silicon wafer using a liquid dopant source such as 'POCl 3 (phosphorus oxychloride)' as a raw material.

이렇게 하면, 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 후면은 상기 베이스 영역(102)과 에미터 영역(104)이 소정 간격 이격되면서 단차지게 형성되는 구조를 가지게 된다. 그와 같이 하는 이유는 상기 베이스 영역(102)과 에미터 영역(104)이 서로 접촉되면 태양전지 동작시에 누설전류의 경로 형성 및 재결합률이 높아지기 때문에 이를 방지하기 위함이다.In this way, the back surface of the silicon wafer 100 has a structure in which the base region 102 and the emitter region 104 are stepped while being spaced apart by a predetermined interval. The reason for doing so is to prevent the path region and recombination rate of leakage current during solar cell operation when the base region 102 and the emitter region 104 are in contact with each other.

이후, 상기 베이스 영역(102)과 에미터 영역(104)이 형성된 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 후면 표면에 일정 두께의 후면 패시베이션층(106)이 형성되고, 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 전면에 전면전계영역(107)과 반사 방지막(108)이 형성된다.Thereafter, a rear passivation layer 106 having a predetermined thickness is formed on a rear surface of the silicon wafer 100 on which the base region 102 and the emitter region 104 are formed, and the front surface of the silicon wafer 100 is formed on the front surface of the silicon wafer 100. The electric field region 107 and the antireflection film 108 are formed.

그와 같은 과정에 의해 도 2a와 같은 구조의 실리콘 웨이퍼(100)가 제조된다. By such a process, a silicon wafer 100 having a structure as shown in FIG. 2A is manufactured.

그 상태에서, 전극 형성을 위해 상기 후면 패시베이션층(106) 일부에 컨택트 홀(contact hole)(106a)(106b)을 형성한다. 상기 컨택트 홀(106a)(106b)은 베이스 전극용 컨택트 홀(106a)과 에미터 전극용 컨택트 홀(106b)로 구분할 수 있다. 이는 도 2b에 도시하고 있다. 상기 컨택트 홀(106a)(106b)은 다양한 방법, 예를 들어 레 이저, 에치 페이스트, 패턴화된 마스크 등을 이용하여 형성할 수 있다.In this state, contact holes 106a and 106b are formed in a portion of the back passivation layer 106 to form an electrode. The contact holes 106a and 106b may be divided into a base electrode contact hole 106a and an emitter electrode contact hole 106b. This is illustrated in Figure 2b. The contact holes 106a and 106b may be formed using various methods, for example, lasers, etch pastes, patterned masks, and the like.

상기 컨택트 홀(106a)(106b)이 형성되면, 도 2c에 도시하고 있는 바와 같이 베이스 전극용 컨택트 홀(106a)에 대해서만 베이스 전극(110)을 먼저 형성한다. 이때, 상기 베이스 전극(110)은 일반적으로 상기 콘택트 홀(106a)의 입구보다 더 넓게 형성된다. 설명의 편의를 위해 상기 콘택트 홀(106a)의 입구에 형성된 베이스 전극(110)과 아래에서 형성되는 에미터 전극(130)의 일부 영역, 즉 패시베이션층(106) 위에 형성되는 부분을 전극 폭(w)이라 칭하여 설명하기로 한다. 상기 베이스 전극(110)의 폭(w)은 종래 기술에 도시된 베이스 전극의 폭(w)과 동일하게 형성된다. When the contact holes 106a and 106b are formed, the base electrode 110 is first formed only for the base electrode contact holes 106a as shown in FIG. 2C. In this case, the base electrode 110 is generally formed wider than the inlet of the contact hole 106a. For convenience of description, a portion of the base electrode 110 formed at the inlet of the contact hole 106a and the emitter electrode 130 formed below, that is, the portion formed on the passivation layer 106 is defined as the electrode width w. It will be referred to as). The width w of the base electrode 110 is formed to be the same as the width w of the base electrode shown in the prior art.

상기 베이스 전극(110)이 형성된 다음에는, 도 2d와 같이 상기 베이스 전극(110)과 후속 공정에서 형성될 에미터 전극(130) 사이를 절연물질로 하여 절역막(120)을 형성한다. 상기 절연물질은 전기적으로 절연되는 특성을 가지는 유전체이고, 예를 들면 이산화규소(Si02), 질화규소(SiNx), 산화알루미늄(Al2O3) 등이 있다. 그와 같은 절연막(120)은 인쇄방법, 진공증착 방법 등으로 형성할 수 있다. 상기 절연막(120)은 베이스 전극(110)과 에미터 전극(130) 간의 단락(short) 발생을 방지하는 역할을 한다.After the base electrode 110 is formed, as shown in FIG. 2D, a blocking film 120 is formed using an insulating material between the base electrode 110 and the emitter electrode 130 to be formed in a subsequent process. The insulating material is a dielectric having electrical insulating properties, for example, silicon dioxide (Si0 2 ), silicon nitride (SiNx), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and the like. Such insulating film 120 can be formed by a printing method, a vacuum deposition method, or the like. The insulating layer 120 prevents a short circuit between the base electrode 110 and the emitter electrode 130.

상기 절연막(120)이 형성되면, 다음에는 도 2e에 도시된 바와 같이 상기 에미터 전극용 컨택트 홀(106b)에 에미터 전극(130)을 형성한다. 이때, 에미터 전극(130)은 그 폭(w)의 양 끝이 종래보다 더 길게 연장되어 상기 베이스 전극(110)의 아래 부분까지 오도록 형성한다. 이는 베이스 전극(110)과 에미터 전극(130) 사이에 절연막이 형성되어 있어 전극간 분리(isolation)가 가능하기 때문이다. When the insulating layer 120 is formed, an emitter electrode 130 is formed in the contact hole 106b for the emitter electrode as shown in FIG. 2E. At this time, the emitter electrode 130 is formed so that both ends of the width (w) extend longer than before to come to the lower portion of the base electrode 110. This is because an insulating film is formed between the base electrode 110 and the emitter electrode 130 to allow isolation between the electrodes.

이렇게 하면, 상기 실리콘 웨이퍼(100)와 후면 패시베이션층(106)만 존재하였던 영역(D)에 금속전극(130)이 포함되는 구조를 가지게 된다. 따라서 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 전면에 입사된 빛이 후면을 통해 외부로 빠져나갈 경로가 없어지게 되고, 이로 인하여 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 내부 반사(inter reflection) 성능이 향상된다. In this way, the metal electrode 130 is included in the region D where only the silicon wafer 100 and the back passivation layer 106 existed. Therefore, there is no path for the light incident on the front surface of the silicon wafer 100 to escape to the outside through the rear surface, thereby improving the internal reflection performance of the silicon wafer 100.

결국, 실리콘 웨이퍼(100)의 전면에 입사된 빛이 그 실리콘 웨이퍼(100) 내부에서 더 오랫동안 머물게 되기 때문에, 전체적으로 태양전지의 효율이 좋게 되는 것이다.As a result, since the light incident on the front surface of the silicon wafer 100 stays in the silicon wafer 100 for a longer time, the efficiency of the solar cell as a whole becomes good.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 후면접합 태양전지에서 베이스 전극과 에미터 전극 사이에 절연막을 형성하고, 아울러 에미터 전극을 베이스 전극과 일부 겹쳐지도록 더 넓게 형성함으로써, 실리콘 웨이퍼의 전면에 입사된 빛이 후면을 통해 빠져나가지 못하고, 이로 인해 후면접합 태양전지의 전류 특성이 좋아지게 됨을 알 수 있다.As described above, the present invention forms an insulating film between the base electrode and the emitter electrode in the back junction solar cell, and further forms the emitter electrode to be partially overlapped with the base electrode, thereby allowing light incident on the front surface of the silicon wafer. It can be seen that the current characteristics of the back junction solar cell are improved due to the fact that it cannot escape through the rear surface.

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.

즉 본 실시 예에서는 n형 실리콘 웨이퍼를 예를 들어 설명하고 있지만, p형 실리콘 웨이퍼에도 본 발명이 적용될 수 있다. In other words, in the present embodiment, an n-type silicon wafer is described as an example, but the present invention can be applied to a p-type silicon wafer.

또한 본 실시 예에서는 베이스 영역과 에미터 영역이 단차가 있게 형성하고 있는 후면접합 태양전지를 예를 들어 설명하고 있지만, 단차가 없는 후면접합 태양전지에도 본 발명은 적용 가능하다. In addition, in the present exemplary embodiment, the back junction solar cell in which the base region and the emitter region are formed to have a step is described as an example. However, the present invention may be applied to a back junction solar cell having no step.

도 1은 일반적인 후면접합 태양전지의 단면도1 is a cross-sectional view of a typical back junction solar cell

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 후면접합 태양전지의 제조방법을 보인 단면도2 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a back junction solar cell according to a preferred 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 : 베이스 영역100 silicon wafer 102 base area

104 : 에미터 영역 106 : 패시베이션층104: emitter region 106: passivation layer

106a, 106b : 컨택트 홀 107 : 전면전계영역106a, 106b: Contact hole 107: Front electric field area

108 : 반사 방지막 110 : 베이스 전극 108: antireflection film 110: base electrode

120 : 절연막 130 : 에미터 전극120 insulating film 130 emitter electrode

Claims (7)

반도체 기판; Semiconductor substrates; 상기 반도체 기판의 후면에 형성된 베이스 영역 및 에미터 영역; A base region and an emitter region formed on a rear surface of the semiconductor substrate; 상기 베이스 영역과 에미터 영역을 포함하여 상기 반도체 기판 후면의 전면적에 형성된 후면 패시베이션층; A back passivation layer formed on the entire surface of the back surface of the semiconductor substrate including the base region and the emitter region; 상기 후면 패시베이션 층에 형성된 컨택트 홀;A contact hole formed in the back passivation layer; 상기 컨택트 홀을 통해 상기 베이스 영역 및 에미터 영역과 접촉하는 베이스 전극 및 에미터 전극; 그리고, A base electrode and an emitter electrode contacting the base area and the emitter area through the contact hole; And, 상기 베이스 전극과 에미터 전극 사이에 형성된 절연막을 포함하되, Including an insulating film formed between the base electrode and the emitter electrode, 상기 에미터 전극은 그 폭이 넓게 연장 형성되어 상기 베이스 전극의 아래 부분까지 형성되어 구성됨을 특징으로 하는 개선된 후면구조를 구비한 후면접합 태양전지.The emitter electrode is a back junction solar cell having an improved back structure, characterized in that the width is formed to extend to form a lower portion of the base electrode. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 절연막은, 전기적으로 절연되는 유전체임을 특징으로 하는 개선된 후면구조를 구비한 후면접합 태양전지.The insulating film is a back junction solar cell having an improved back structure, characterized in that the electrically insulating dielectric. 제 2항에 있어서, 3. The method of claim 2, 상기 유전체는, 이산화규소(Si02), 질화규소(SiNx), 산화알루미늄(Al2O3) 중 하나임을 특징으로 하는 개선된 후면구조를 구비한 후면접합 태양전지.Wherein said dielectric is one of silicon dioxide (Si0 2 ), silicon nitride (SiNx), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ). 반도체 기판의 후면에 불순물을 주입하여 베이스 영역과 에미터 영역을 형성하는 단계; Implanting impurities into the back surface of the semiconductor substrate to form a base region and an emitter region; 상기 반도체 기판의 후면 표면에 패시베이션층을 형성하는 단계; Forming a passivation layer on a back surface of the semiconductor substrate; 상기 패시베이션층에 전극 형성용 컨택트 홀을 형성하는 단계; Forming a contact hole for forming an electrode in the passivation layer; 상기 컨택트 홀 중에서 베이스 전극용 컨택트 홀에 베이스 전극을 형성하는 단계; Forming a base electrode in a contact hole for a base electrode among the contact holes; 상기 베이스 전극의 노출된 일부를 차폐하도록 절연막을 형성하는 단계; 그리고, Forming an insulating film to shield an exposed portion of the base electrode; And, 상기 컨택트 홀 중에서 에미터 전극용 컨택트 홀에 에미터 전극을 형성하되, 상기 에미터 전극은 그 폭을 넓게 연장하여 상기 베이스 전극의 아래 부분까지 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 개선된 후면구조를 구비한 후면접합 태양전지의 제조방법. And forming an emitter electrode in the contact hole for the emitter electrode among the contact holes, wherein the emitter electrode extends the width thereof to a lower portion of the base electrode. Method of manufacturing a back junction solar cell having a structure. 제 4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 절연막은 상기 베이스 전극과 상기 에미터 전극 간의 단락(short) 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 개선된 후면구조를 구비한 후면접합 태양전지의 제조방법. And the insulating film prevents a short circuit between the base electrode and the emitter electrode. 제 5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 절연막은 인쇄방법 또는 진공증착방법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 개선된 후면구조를 구비한 후면접합 태양전지의 제조방법.The insulating film is a method of manufacturing a back junction solar cell having an improved back structure, characterized in that formed by a printing method or a vacuum deposition method. 제 4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 에미터 전극의 연장된 부분은 상기 반도체 기판의 전면에 입사된 빛이 후면을 관통하여 빠져나가지 못하게 하는 것을 특징으로 하는 개선된 후면구조를 구비한 후면접합 태양전지의 제조방법. And the extended portion of the emitter electrode prevents light incident on the front surface of the semiconductor substrate from penetrating through the rear surface.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012030126A2 (en) * 2010-09-05 2012-03-08 Kim Daewon Crystalline-silicon solar battery structure, and method for manufacturing same
KR20130082066A (en) * 2012-01-10 2013-07-18 삼성에스디아이 주식회사 Photovoltaic device
US8633379B2 (en) 2010-08-17 2014-01-21 Lg Electronics Inc. Solar cell
KR101528447B1 (en) * 2012-05-29 2015-06-11 솔렉셀, 인크. Structures and methods of formation of contiguous and non-contiguous base regions for high efficiency back-contact solar cells
CN111066155A (en) * 2017-08-29 2020-04-24 京瓷株式会社 Solar cell element and solar cell module

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4657068B2 (en) 2005-09-22 2011-03-23 シャープ株式会社 Manufacturing method of back junction solar cell
WO2008080160A1 (en) 2006-12-22 2008-07-03 Advent Solar, Inc. Interconnect technologies for back contact solar cells and modules

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8633379B2 (en) 2010-08-17 2014-01-21 Lg Electronics Inc. Solar cell
WO2012030126A2 (en) * 2010-09-05 2012-03-08 Kim Daewon Crystalline-silicon solar battery structure, and method for manufacturing same
WO2012030126A3 (en) * 2010-09-05 2012-05-31 Kim Daewon Crystalline-silicon solar battery structure, and method for manufacturing same
KR101153591B1 (en) * 2010-09-05 2012-06-11 김대원 Structures and manufacturing processes of crystallStructures and manufacturing processes of crystalline silicon solar cells and modules ine silicon solar cells and modules
KR20130082066A (en) * 2012-01-10 2013-07-18 삼성에스디아이 주식회사 Photovoltaic device
KR101528447B1 (en) * 2012-05-29 2015-06-11 솔렉셀, 인크. Structures and methods of formation of contiguous and non-contiguous base regions for high efficiency back-contact solar cells
CN111066155A (en) * 2017-08-29 2020-04-24 京瓷株式会社 Solar cell element and solar cell module

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