KR20110061997A - 태양 전지 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

반도체 기판; 상기 반도체 기판의 일면에 형성된 n+ 영역; 상기 n+ 영역과 연결된 복수의 제1 전극; 상기 반도체 기판의 일면에 상기 n+ 영역과 별도로 형성된 p+ 영역; 상기 p+ 영역과 연결된 제2 전극; 및 서로 인접하는 상기 제1 전극들 사이에 형성된 양성 고정 전하를 띠는 제1 유전막을 포함하는 태양 전지 및 이의 제조 방법을 제공한다.
제1 유전막, 제2 유전막, 양성 고정 전하, 음성 고정 전하, 고효율, 태양 전지

Description

태양 전지 및 이의 제조 방법{SOLAR CELL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
태양 전지 및 이의 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, 생성된 전자가 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.
이에 따라 전자-정공 쌍의 생성 효율을 개선하고, 생성된 전자 및 정공의 재결합을 감소시켜 태양 전지의 효율을 개선하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
본 기재는 고효율의 태양 전지 및 이의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 태양 전지는 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 일면에 형성된 n+ 영역; 상기 n+ 영역과 연결된 복수의 제1 전극; 상기 반도체 기판의 일면에 상기 n+ 영역과 별도로 형성된 p+ 영역; 상기 p+ 영역과 연결된 제2 전극; 및 서로 인접하는 상기 제1 전극들 사이에 형성된 양성 고정 전하를 띠는 제1 유전막을 포함한다.
상기 n+ 영역 및 상기 p+ 영역은 교호로 형성되어 있을 수 있다.
상기 제1 유전막은 양성 고정 전하를 띠는, 산화물, 질화물, 산질화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 1×1011 cm-2 내지 1×1013 cm-2의 양성 고정 전하 밀도를 가질 수 있다.
상기 제1 유전막은 10 nm 내지 200 nm의 두께를 가질 수 있다.
상기 태양 전지는 상기 반도체 기판의 일면에 위치하고 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 이외의 영역에 배치되어 있는 제2 유전막을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 유전막은 음성 고정 전하를 띨 수 있다. 상기 제2 유전막은 음성 고정 전하를 띠는, 산화물, 질화물, 산질화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, -1×1010 cm-2 내지 -1×1013 cm-2의 음성 고정 전하 밀도를 가질 수 있다. 이때 상 기 제2 유전막이 차지하는 면적은 상기 제1 유전막이 차지하는 면적보다 클 수 있다.
상기 제2 유전막은 10 nm 내지 200 nm의 두께를 가질 수 있고, 또한 상기 제2 유전막은 상기 제1 유전막과 중첩되는 영역에서 제거되어 있을 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따른 태양 전지의 제조 방법은 반도체 기판을 준비하는 단계; 상기 반도체 기판의 일면에 n+ 영역을 형성하는 단계; 상기 n+ 영역과 중첩하는 위치에 제1 유전막을 형성하는 단계; 상기 n+ 영역과 연결되는 복수의 제1 전극을 형성하는 단계; 및 상기 반도체 기판의 일면에 상기 n+ 영역과 별도로 p+ 영역과 상기 p+ 영역에 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 이때 상기 제1 유전막은 서로 인접하는 상기 제1 전극들 사이에 위치한다.
상기 n+ 영역 및 상기 p+ 영역은 교호로 형성할 수 있다.
상기 태양 전지의 제조 방법은 상기 제1 유전막을 형성하는 단계 후에 상기 반도체 기판의 일면에 제2 유전막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 태양 전지의 제조 방법은 상기 제1 유전막과 중첩하는 위치에 형성된 상기 제2 유전막을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
소정의 고정 전하 밀도를 가지는 유전막을 사용함으로써, 태양 전지의 효율을 개선할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 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 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 또는 "하부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지(100)의 배면도이다.
도 1을 참고하면, n형 전극(170)은 제1 유전막(150)의 양면에 접하는 복수의 제1 핑거 전극(170c); 및 상기 제1 핑거 전극(170c)을 연결하는 제1 버스바 전극(170d)을 포함한다. 또한 p형 전극(180)은 제2 유전막(160)에 접하는 제2 핑거 전극(180c); 및 상기 제2 핑거 전극(180c)을 연결하는 제2 버스바 전극(180d)을 포 함한다. 이때 상기 제1 유전막(150)은 양성 고정 전하를 띤다. 도 1에서 제2 유전막(160)을 도시하였지만, 이에 한정되지 않으며 상기 제2 유전막(160)을 생략할 수도 있다.
도 2는 상기 도 1에 도시한 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지를 Ⅱ-Ⅱ 방향으로 절단한 단면도이다.
이하에서는 반도체 기판(110) 중 태양 에너지를 받는 측을 전면(front side)이라 하고, 반도체 기판(110)의 전면의 반대측을 후면(rear side)이라고 한다. 또한 이하에서는 설명의 편의상 반도체 기판(110)을 중심으로 상하의 위치 관계를 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지(100)는 반도체 기판(110); 상기 반도체 기판(110)의 일면에 형성된 n+ 영역(130); 상기 n+ 영역(130)과 연결된 복수의 제1 핑거 전극(170c); 상기 반도체 기판(110)의 일면에 상기 n+ 영역(130)과 별도로 형성된 p+ 영역(140); 상기 p+ 영역(140)과 연결된 제2 핑거 전극(180c); 및 서로 인접하는 상기 제1 핑거 전극(170c)들 사이에 형성된 양성 고정 전하를 띠는 제1 유전막(150)을 포함한다.
반도체 기판(110)은 결정질 규소 또는 화합물 반도체로 만들어질 수 있으며, 결정질 실리콘인 경우 예컨대 실리콘 웨이퍼가 사용될 수 있다. 반도체 기판(110)은 p형 불순물로 도핑되어 있거나, 또는 n형 불순물로 도핑되어 있을 수 있다. 이 때 p형 불순물은 붕소(B), 알루미늄(Al)과 같은 Ⅲ족 화합물일 수 있고, n형 불순물은 인(P)과 같은 V족 화합물일 수 있다.
반도체 기판(110)의 전면은 표면 조직화(surface texturing)되어 있을 수 있다. 표면 조직화된 반도체 기판(110)은 예컨대 피라미드 모양과 같은 요철 또는 벌집(honeycomb) 모양과 같은 다공성 구조일 수 있다. 표면 조직화된 반도체 기판(110)은 표면적을 넓혀 빛의 흡수율을 높이고 반사도를 줄여 태양 전지(100)의 효율을 개선할 수 있다.
도 2를 참고하면, 반도체 기판(110)의 전면에는 반사방지막(120)이 형성되어 있는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 상기 반지방지막(120)은 생략할 수도 있다. 반사방지막(120)은 빛을 적게 반사하고 절연성이 있는 물질을 포함할 수 있으며, 예컨대 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 산화티타늄(TiO2 또는 TiO4), 산화마그네슘(MgO), 산화세륨(CeO2) 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 있으며, 단일 층 또는 복수 층으로 형성될 수 있다.
반사방지막(120)은 예컨대 약 5 nm 내지 약 300 nm의 두께를 가질 수 있고, 구체적으로는 약 50 nm 내지 약 80 nm의 두께를 가질 수 있다.
반사방지막(120)은 태양 에너지를 받는 반도체 기판(110)의 전면에 형성되어 빛의 반사율을 줄이고 특정한 파장 영역의 선택성을 증가시킬 수 있다. 또한 반도체 기판(110)의 전면에 존재하는 실리콘과의 접촉 특성을 개선하여 태양 전지의 효 율을 높일 수 있다.
상기 반도체 기판(110)의 후면에는 n+ 영역(130)과 p+ 영역(140)이 형성되어 있다. 이때 상기 n+ 영역(130)과 상기 p+ 영역(140)은 교호로 형성되어 있을 수 있다.
n+ 영역(130)은 n형 불순물로 도핑되어 있어, 생성된 전자를 전극 측으로 용이하게 수집할 수 있다.
또한 p+ 영역(140)은 p형 불순물을 다수 포함하고 있어, 생성된 정공을 전극 측으로 용이하게 수집할 수 있다. 도 2에서는 p+ 영역(140)을 별도로 형성한 것으로 도시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 핑거 전극(180c)의 형성 시에 p+ 영역(140)이 형성되는 경우에는 p+ 영역(140)을 별도로 형성하지 않을 수 있다.
n+ 영역(130) 하부에는 복수 개, 예컨대 적어도 두 개의 제1 핑거 전극(170c)이 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 n+ 영역(130) 하부에 전기적으로 연결되어 있는, 서로 인접하는 적어도 두 개의 제1 핑거 전극(170c)들 사이에는 제1 유전막(150)이 형성되어 있다.
제1 핑거 전극(170c)은 반도체 기판(110)에서 생성된 전자를 수집하여 외부로 전달하는 역할을 수행하며, 은(Ag) 등의 저저항 금속으로 만들어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 핑거 전극(170c)은 제1 버스바 전극(170d)에 의해 서로 연결되어 있으며, 상기 제1 버스바 전극(170d)은 예컨대 은(Ag), 알루미늄(Al) 또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있다.
제1 유전막(150)은 양성 고정 전하를 띤다. 제1 유전막(150)이 양성 고정 전하를 띰으로써, 반도체 기판(110)에서 생성된 전자를 n+ 영역(130) 쪽으로 끌어당길 수 있다. 이로 인해 전자를 제1 핑거 전극(170c)으로 효율적으로 수집할 수 있어 태양 전지(100)의 효율을 개선할 수 있다.
제1 유전막(150)에 포함될 수 있는 양성 고정 전하를 띠는 물질로는 소정의 조성을 가지는 산화물, 질화물, 산질화물 또는 이들의 조합을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, SixNy와 같은 질화물에서, x 및 y의 비율을 조정하면 상기 질화물이 양성 고정 전하를 띨 수 있고, 구체적으로는 x<y인 경우에 상기 질화물은 양성 고정 전하를 띨 수 있다. 마찬가지로, AlxOy, SixOy, SixOyNz 등과 같은 물질에서도 x, y 및 z의 비율을 조정하면 양성 고정 전하를 띠도록 할 수 있다. 구체적으로는 제1 유전막(150)에 포함될 수 있는 양성 고정 전하를 띠는 물질로는 질화 규소(Si3N4), 산화 지르코늄(ZrO2)을 들 수 있다.
제1 유전막(150)은 약 1×1011 cm-2 내지 약 1×1013 cm-2의 양성 고정 전하 밀도를 가질 수 있다. 제1 유전막(150)이 상기 범위 내의 양성 고정 전하 밀도를 가지는 경우, 반도체 기판(110)에서 생성된 전자를 n+ 영역(130) 쪽으로 용이하게 끌어당길 수 있고, 이로 인해 태양 전지(100)의 효율을 효과적으로 개선할 수 있다.
상기 제1 유전막(150)은 약 10 nm 내지 약 200 nm의 두께를 가질 수 있다. 제1 유전막(150)의 두께가 상기 범위 내인 경우 반도체 기판(110)에서 생성된 전자를 n+ 영역(130) 쪽으로 효과적으로 끌어당길 수 있으며, 반도체 기판(110)의 후면 을 효과적으로 패시베이션할 수 있고, 장파장의 빛을 반도체 기판(110)으로 재반사하여 광전류(photoelectric current)의 상승을 유도할 수 있다. 구체적으로는 상기 제1 유전막(150)은 약 50 nm 내지 약 100 nm의 두께를 가질 수 있다.
제1 유전막(150)은 반도체 기판(110)의 후면 패시베이션 층으로도 사용될 수 있다.
p+ 영역(140) 하부에는 제2 핑거 전극(180c)이 전기적으로 연결되어 있다. 제2 핑거 전극(180c)은 정공을 수집하는 역할을 수행하며, 알루미늄(Al) 등의 금속으로 만들어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 핑거 전극(180c)을 알루미늄을 포함하는 페이스트를 이용하여 형성하는 경우, 알루미늄이 반도체 기판(110)의 실리콘과 접촉할 때 알루미늄이 p형 불순물로 작용하여 p+ 영역(140)이 형성되므로, p+ 영역(140)을 별도로 형성하지 않을 수 있다.
제2 핑거 전극(180c)은 제2 버스바 전극(180d)에 의해 서로 연결되어 있으며, 상기 제2 버스바 전극(180d)은 예컨대 은(Ag), 알루미늄(Al) 또는 이들의 조합으로 만들어질 수 있다.
상기 태양 전지(100)은 반도체 기판(110)의 후면에 위치하고 상기 제1 핑거 전극(170c) 및 제2 핑거 전극(180c) 이외의 영역에 배치되어 있는 제2 유전막(160)을 더 포함할 수 있다. 또한 상기 제1 유전막(150)과 중첩되는 영역에 위치하는 상기 제2 유전막은 제거되어 있을 수 있다.
도 2에는 상기 제2 유전막(160)을 포함하는 것으로 도시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 제2 유전막(160)을 생략할 수도 있다.
상기 제1 유전막(150)과 상기 제2 유전막(160)은 서로 전기적 특성이 다른 고정 전하를 띠는 것일 수 있다. 구체적으로는 상기 제1 유전막(150)은 양성 고정 전하를 띠는 것일 수 있고, 상기 제2 유전막(160)은 음성 고정 전하를 띠는 것일 수 있다. 상기 제1 유전막(150)에 대한 설명은 상술한 바와 같으며, 이하에서는 상기 제2 유전막(160)에 대하여 설명한다.
제2 유전막(160)이 음성 고정 전하를 띰으로써, 반도체 기판(110)에서 생성된 정공을 반도체 기판(110)의 후면 측으로 끌어당길 수 있다. 이때 상기 반도체 기판(110)의 후면 측으로 끌어당겨진 정공은 제1 유전막(150)의 양성 고정 전하에 의해 제1 핑거 전극(170c)으로부터는 밀려날 수 있다. 이로 인해 정공을 제2 핑거 전극(180c)으로 효율적으로 수집할 수 있다.
또한 음성 고정 전하를 띠는 제2 유전막(160)이 차지하는 면적은 양성 고정 전하를 띠는 제1 유전막(150)의 면적보다 클 수 있다. 이로 인해 전자에 비해 이동 속도가 느린 정공을 용이하게 반도체 기판(110)의 후면 측으로 끌어당겨 제2 핑거 전극(180c)으로 효율적으로 수집할 수 있다.
제2 유전막(160)에 포함될 수 있는 음성 고정 전하를 띠는 물질로는 소정의 조성을 가지는 산화물, 질화물, 산질화물 또는 이들의 조합을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, SixNy와 같은 질화물에서, x 및 y의 비율을 조정하면 상기 질화물이 음성 고정 전하를 띨 수 있고, 구체적으로는 x>y인 경우에 상기 질화물은 음성 고정 전하를 띨 수 있다. 마찬가지로, AlxOy, SixOy, SixOyNz 등 과 같은 물질에서도 x, y 및 z의 비율을 조정하면 음성 고정 전하를 띠도록 할 수 있다. 구체적으로는 제2 유전막(160)에 포함될 수 있는 음성 고정 전하를 띠는 물질로는 산화알루미늄(Al2O3), 산화규소(SiO2), 산질화 규소(SiON) 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
제2 유전막(160)은 약 -1×1010 cm-2 내지 약 -1×1013 cm-2의 음성 고정 전하 밀도를 가질 수 있다. 제2 유전막(160)이 상기 범위 내의 음성 고정 전하 밀도를 가지는 경우, 반도체 기판(110)에서 생성된 정공을 p+ 영역(140) 쪽으로 용이하게 끌어당길 수 있고, 이로 인해 태양 전지(100)의 효율을 효과적으로 개선할 수 있다.
상기 제2 유전막(160)은 약 10 nm 내지 약 200 nm의 두께를 가질 수 있다. 제2 유전막(160)의 두께가 상기 범위 내인 경우 반도체 기판(110)에서 생성된 정공을 반도체 기판(110)의 후면 측으로 효과적으로 끌어당길 수 있으며, 반도체 기판(110)의 후면을 효과적으로 패시베이션할 수 있고, 장파장의 빛을 반도체 기판(110)으로 재반사하여 광전류(photoelectric current)의 상승을 유도할 수 있다. 구체적으로는 상기 제2 유전막(160)은 약 50 nm 내지 약 100 nm의 두께를 가질 수 있다.
제2 유전막(160)은 반도체 기판(110)의 후면 패시베이션 층으로도 사용될 수 있다.
그러면 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지의 제조방법에 대하여 도 3a 내지 도 3g를 도 1 및 2와 함께 참고하여 설명한다.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지의 제조방법을 차례로 보여주는 단면도이다.
먼저 도 3a를 참고하면, 반도체 기판(110)을 준비한다. 예컨대 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판(110)을 준비한다. 이 때 반도체 기판(110)은 예컨대 p형 불순물이 도핑되어 있거나, 또는 n형 불순물이 도핑되어 있을 수 있다.
이어서, 반도체 기판(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 도 3b를 참고하면, 반도체 기판(110)의 전면에 반사방지막(120)을 형성한다. 도 3b에서 반사방지막(120)을 형성하는 공정을 도시하였지만, 이에 한정되지 않으며 상기 반사방지막(120)을 형성하는 공정을 생략할 수도 있다. 반사방지막(120)은 예컨대 질화규소 따위를 플라즈마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 방법으로 형성할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 반사방지막(120)은 다른 재료 및 방법으로 형성할 수도 있다.
다음 도 3c를 참고하면, 반도체 기판(110)의 후면 측에 n+ 영역(130) 및 p+ 영역(140)을 형성한다. 상기 n+ 영역(130) 및 상기 p+ 영역(140)은 교호로 형성할 수 있다.
n+ 영역(130)은 인(P)과 같은 V족 원소를 반도체 기판(110)에 도핑함으로써 형성할 수 있고, p+ 영역(140)은 붕소(B)와 같은 Ⅲ족 원소를 반도체 기판(110)에 도핑함으로써 형성할 수 있다. 상기 도핑 방법으로는 기상 확산법, 고상 확산법, 이온 주입법 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 3c에는 p+ 영역(140)을 별도로 형성하는 것으로 도시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며 제2 핑거 전극(180c)의 형성 시에 p+ 영역(140)이 형성되는 경우에는 p+ 영역(140)을 별도로 형성하지 않을 수 있다.
다음 도 3d를 참고하면, n+ 영역(130)과 중첩하도록 n+ 영역(130) 하부의 일부분에 제1 유전막(150)을 형성한다. 제1 유전막(150)은 양성 고정 전하를 띠는 물질, 예컨대 질화규소(Si3N4) 따위를 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD) 방법으로 반도체 기판(110) 후면에 형성한 후, 상기 형성된 양성 고정 전하를 띠는 물질이 n+ 영역(130)과 중첩하는 n+ 영역(130) 하부의 일부분에만 존재하도록 포토레지스트를 이용한 건식 식각 방법으로 패터닝함으로써 형성할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 제1 유전막(150)은 다른 재료 및 방법으로 형성할 수도 있다.
다음 도 3e를 참고하면, 반도체 기판(110) 후면 중 제1 유전막(150)이 형성되지 않은 영역에 제2 유전막(160)을 형성한다. 도 3e에서 제2 유전막(160)을 형성하는 공정을 도시하였지만, 이에 한정되지 않으며 상기 제2 유전막(160)을 형성하는 공정은 생략할 수도 있다. 제2 유전막(160)은 음성 고정 전하를 띠는 물질, 예컨대 산화알루미늄(Al2O3) 따위를 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD) 방법으로 반도체 기판(110) 후면에 형성한 후, 제1 유전막(150) 하부에서 제1 유전막(150)과 중첩되는 위치에 형성된 음성 고정 전하를 띠는 물질을 제거함으로써 형성할 수 있 다.
그러나 이에 한정되지 않고, 제2 유전막(160)은 다른 재료 및 방법으로 형성할 수도 있다.
또한 도 3e에 도시하지는 않았지만, 상기 제1 유전막(150) 하부에서 제1 유전막(150)과 중첩되는 위치에 형성된 음성 고정 전하를 띠는 물질을 제거하지 않은 상태로 상기 제2 유전막(160)을 형성할 수도 있다.
다음 도 3f를 참고하면, 제1 유전막(150)에 인접하는 제2 유전막(160) 하부의 일부분에 n+ 영역(130)과 중첩하도록 복수의 제1 핑거 전극용 도전성 페이스트(170a)를 형성하고, 제2 유전막(160) 하부에 p+ 영역(140)과 중첩하도록 제2 핑거 전극용 도전성 페이스트(180a)를 형성한다. 제1 핑거 전극용 도전성 페이스트(170a) 및 제2 핑거 전극용 도전성 페이스트(180a)는 스크린 인쇄(screen printing) 방법으로 형성할 수 있다. 스크린 인쇄는 은(Ag), 알루미늄(Al) 등의 금속 파우더를 포함하는 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 도 3g를 참고하면, n+ 영역(130)과 복수의 제1 핑거 전극(170c)이 전기적으로 연결되고, 상기 n+ 영역(130)에 전기적으로 연결된, 서로 인접하는 복수의 제1 핑거 전극(170c)들이 제1 유전막(150)의 양 측면에 인접하도록 제1 핑거 전극(170c)을 형성하고, p+ 영역(140)과 전기적으로 연결되도록 제2 핑거 전극(180c)을 형성한다. 상기 형성한 제1 핑거 전극용 도전성 페이스트(170a) 및 제2 핑거 전극용 도전성 페이스트(180a)를 소성함으로써, 상기 제1 핑거 전극용 도전성 페이스트(170a) 및 제2 핑거 전극용 도전성 페이스트(180a)에 포함된 금속 파우더가 반도체 기판(110)의 n+ 영역(130) 및 p+ 영역(140)으로 침투하도록 하여 상기 제1 핑거 전극(170c) 및 상기 제2 핑거 전극(180c)을 형성한다. 상기 소성은 금속 파우더의 용융 온도보다 높은 온도에서 수행할 수 있으며 예컨대 약 500℃ 내지 약 1,000℃에서 수행할 수 있다.
도 3 f 및 도 3 g에서는 전극용 페이스트 조성물을 이용한 전극의 형성에 관하여 도시하였지만, 이에 한정되지 않고 원하는 위치에 전극을 형성할 수 있는 다양한 방법이 이용될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지는 양성 고정 전하를 띠는 제1 유전막을 하나의 n+ 영역과 전기적으로 연결되도록 형성한 서로 인접하는 복수의 제1 핑거 전극들 사이에 배치함으로써, 전자를 효과적으로 전극에 수집할 수 있고 이로 인해 태양 전지의 효율을 개선할 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지의 배면도이다.
도 2는 상기 도 1에 도시한 본 발명의 일 구현예에 따른 태양 전지를 Ⅱ-Ⅱ 방향으로 절단한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 태양 전지의 제조방법을 차례로 보여주는 단면도이다.

Claims (18)

  1. 반도체 기판;
    상기 반도체 기판의 일면에 형성된 n+ 영역;
    상기 n+ 영역과 연결된 복수의 제1 전극;
    상기 반도체 기판의 일면에 상기 n+ 영역과 별도로 형성된 p+ 영역;
    상기 p+ 영역과 연결된 제2 전극; 및
    서로 인접하는 상기 제1 전극들 사이에 형성된 양성 고정 전하를 띠는 제1 유전막을 포함하는 태양 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 n+ 영역 및 상기 p+ 영역은 교호로 형성되어 있는 것인 태양 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유전막은 산화물, 질화물, 산질화물 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 태양 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유전막은 1×1011 cm-2 내지 1×1013 cm-2의 양성 고정 전하 밀도를 가지는 것인 태양 전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유전막은 10 nm 내지 200 nm의 두께를 가지는 것인 태양 전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 기판의 일면에 위치하고 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 이외의 영역에 배치되어 있는 제2 유전막을 더 포함하는 것인 태양 전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 유전막은 음성 고정 전하를 띠는 것인 태양 전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 유전막은 양성 고정 전하를 띠는, 산화물, 질화물, 산질화물 또는 이들의 조합을 포함하고,
    상기 제2 유전막은 음성 고정 전하를 띠는, 산화물, 질화물, 산질화물 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 태양 전지.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 유전막은 1×1011 cm-2 내지 1×1013 cm-2의 양성 고정 전하 밀도를 가지는 것인 태양 전지.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제2 유전막은 -1×1010 cm-2 내지 -1×1013 cm-2의 음성 고정 전하 밀도를 가지는 것인 태양 전지.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제2 유전막이 차지하는 면적은 상기 제1 유전막이 차지하는 면적보다 큰 것인 태양 전지.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 제1 유전막은 10 nm 내지 200 nm의 두께를 가지는 것인 태양 전지.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 제2 유전막은 10 nm 내지 200 nm의 두께를 가지는 것인 태양 전지.
  14. 제6항에 있어서,
    상기 제2 유전막은 상기 제1 유전막과 중첩되는 영역에서 제거되어 있는 것인 태양 전지.
  15. 반도체 기판을 준비하는 단계;
    상기 반도체 기판의 일면에 n+ 영역을 형성하는 단계;
    상기 n+ 영역과 중첩하는 위치에 제1 유전막을 형성하는 단계;
    상기 n+ 영역과 연결되는 복수의 제1 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 반도체 기판의 일면에 상기 n+ 영역과 별도로 p+ 영역과 상기 p+ 영역 에 연결되는 제2 전극을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 유전막은 서로 인접하는 상기 제1 전극들 사이에 위치하는 것인 태양 전지의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 n+ 영역 및 상기 p+ 영역은 교호로 형성하는 것인 태양 전지의 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 유전막을 형성하는 단계 후에 상기 반도체 기판의 일면에 제2 유전막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것인 태양 전지의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 유전막과 중첩하는 위치에 형성된 상기 제2 유전막을 제거하는 단계를 더 포함하는 것인 태양 전지의 제조 방법.
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